[发明专利]无刷双馈电机转速测量方法及系统

说明书

本发明涉及一种无刷双馈电机转速测量方法，包括：通过一电机轴将同步电机与无刷双馈电机同轴连接；启动无刷双馈电机和同步电机，使同步电机和无刷双馈电机共用一电机轴转动；采集同步电机输出的电压信号，并对电压信号进行处理，得到电压信号在三相静止坐标系下的函数表达式；对其进行坐标变换，得到电压信号在两相旋转坐标系下的q轴分量，q轴分量为包含电压信号的角频率与两相旋转坐标系的旋转角频率差值关系的正弦函数表达式；调节两相旋转坐标系下的旋转角频率直至q轴分量等于零，此时将两相旋转坐标系下的旋转角频率作为同步电机输出的电压信号在三相静止坐标系下的角频率；根据该旋转角频率计算得到同步电机的转速，作为无刷双馈电机的转速。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种无刷双馈电机转速测量方法及系统。

背景技术

无刷双馈电机(Brushless Doubly-fed Machine，BDFM)是近年来发展起来的一种新型电机，它取消了电刷和集电环，实现转子无刷化，使转子结构更简单、坚固耐用，而在其他方面保留了转差功率变换型系统的优点。BDFM的两个定子绕组完全隔离，故可用低压变频器控制高压电机，大大节约成本。此外BDFM变换器容量可减小到电机总功率的1/3，效率及可靠性高达96％、可实现变速恒频、有功无功解耦控制，并根据电网要求输出感性或容性无功，BDFM已成为高压电动调速和变速恒频发电领域的研究热点。

电机转速测量的精度直接影响系统稳态精度和动态响应特性。迄今，测量BDFM转速的方法包括编码器测速(增量式编码器和绝对式编码器)、无速度传感器(开环估计、状态观测器法、模型参考自适应方法、卡尔曼滤波法，高频信号注入法、基于神经网络的速度估计器)等。其中，编码器测速方法成本高，且在户外沙漠等恶劣环境下故障率高，有些场合还不允许电机外装任何传感器；无速度传感器方法要么依赖于电机参数的精确性，要么控制算法复杂，易受电磁干扰，仅适用于一些低速且精度要求不高的场合。

发明内容

基于此，有必要针对无刷双馈电机转速测量易受外界环境影响的问题，提供一种无刷双馈电机转速测量方法及系统。

一种无刷双馈电机转速测量方法，其特征在于，包括：

通过一电机轴将同步电机与无刷双馈电机同轴连接；

启动所述无刷双馈电机和所述同步电机，使所述同步电机和所述无刷双馈电机共用一电机轴转动；

采集所述同步电机输出的电压信号，并对所述电压信号进行处理，得到所述电压信号在三相静止坐标系下的函数表达式；

对所述电压信号在三相静止坐标系下的函数表达式进行坐标变换，得到所述电压信号在两相旋转坐标系下的q轴分量，其中所述q轴分量为包含所述电压信号在三相静止坐标系下的角频率与所述两相旋转坐标系的旋转角频率的差值关系的正弦函数表达式；

调节所述同步电机在两相旋转坐标系下的旋转角频率直至所述q轴分量等于零，将同步电机此时在两相旋转坐标系下的旋转角频率作为所述同步电机输出的电压信号在三相静止坐标系下的角频率；及

根据所述同步电机输出的电压信号在三相静止坐标系下的角频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。

在其中一个实施例中，根据Clarke变换矩阵，将所述电压信号由三相静止坐标系下的函数表达式转换为两相静止坐标系下的函数表达式，得到所述电压信号在两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量；及

根据Park变换矩阵，将所述α轴分量和所述β轴分量由两相静止坐标系转换为两相旋转坐标系下的q轴分量，其中所述q轴分量为包含所述电压信号在三相静止坐标系下的角频率与所述两相旋转坐标系的旋转角频率差值关系的正弦函数表达式。