[发明专利]双馈电机的转子位置与速度测量方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈电机的测量方法及控制装置，特别是一种双馈电机的转子位置与速度测量方法及控制装置。

背景技术

在高性能的双馈电机矢量控制系统中，转子位置和速度的闭环控制环节一般是必不可少的。基于速度传感器的控制系统，采用光电码盘、测速发电机等机械速度传感器来进行电机速度检测，并反馈转速信号。这些系统对转子位置的检测能力较差，同时机械速度传感器存在安装问题，并且增加了系统的维护工作量。

目前的无速度传感器控制系统，利用检测电机定子电压、电流等物理量，结合转子磁路的不对称性进行位置和速度估计以取代机械传感器。该系统解决了机械速度传感器带来的问题，降低了系统成本，但是目前的估算方法对电机参数的依赖性强，而且计算和控制比有机械速度传感器系统复杂，响应较慢，低速动态响应特性较差。

发明内容

本发明的目的是要提供一种：双馈电机的转子位置与速度测量方法及控制装置，解决双馈电机速度闭环控制系统硬件结构复杂的问题，同时提高控制系统的可靠性和准确性。

本发明的目的是这样实现的：本发明解决双馈电机的转子位置与速度测量的技术方案有测量方法和控制装置：

测量方法为：

a、系统控制器一方面控制转子功率变换器为双馈电机转子绕组供电，另一方面通过转子功率变换器在一相转子绕组中叠加频率为f_H的高频励磁信号，双馈电机定子三相绕组中产生频率为f_H的电流信号；

b、利用电流互感器检测双馈电机定子三相绕组中含有频率为f_H高频分量的电流信号，将该电流信号通过信号滤波器进行滤波，信号滤波器分离电流互感器检测出的频率为f_H的高频电流信号和基波电流信号；

c、双馈电机定子三相绕组中频率为f_H的高频信号与转子角度θ成余弦关系，双馈电机转子速度n_r是转子角度θ对时间的导数，对频率为f_H的高频电流信号进行处理，即可得到转子的位置信号与电机的转速信号；

d、将测出的转子的位置信号与电机的转速信号经过采样电路送至系统控制器，系统控制器将其与给定信号进行比较，从而发出控制信号对转子功率变换器进行控制；

e、转子功率变换器依据系统控制器所发出的控制信号改变其输出，从而实现可靠准确地控制电机的转速。

控制装置为：

双馈电机的转子绕组经过转子电流互感器连接至转子功率变换器，再通过变压器连接至三相交流电网；转子功率变换器连接系统控制器；双馈电机定子绕组经过电流互感器连接至电网，电压互感器与定子绕组并联；电流互感器连接至信号滤波器；电压互感器、信号滤波器和转子电流互感器都与采样电路连接，采样电路的输出端与系统控制器的输入端连接；系统控制器的另一输入端与速度等信号给定电路连接。

有益效果：由于采用了上述方案，不采用机械速度传感器装置，利用双馈电机本身的机械结构和其中的电磁关系，使用转子一相绕组注入高频电压信号的方法，直接准确地测量出转子的位置和速度，达到了良好的控制效果，简化了系统的组成，提高了系统的可靠性及速度控制的准确性。

解决了双馈电机速度闭环控制系统硬件结构复杂的问题，提高了控制系统的可靠性和准确性，达到了本发明的目的。

优点：在有刷式双馈电机中不使用机械速度传感器，利用双馈电机本身的电磁结构，采用转子注入高频信号的方法直接测出电机的转速，简化了系统结构，增强了系统的可靠性，提高了速度控制的准确性。

附图说明

图1为双馈电机转子位置与速度测量原理图；

图2为双馈电机转子位置与速度测量及控制系统图。

图中：1、电流互感器；2、电压互感器；3、定子绕组；4、定子铁心；5、转子铁心；6、转子绕组；7、转子电流互感器；8、转子功率变换器；9、变压器；10、采样电路；11、信号滤波器；12、系统控制器；13、速度等信号给定电路。

具体实施方式

实施例1：对双馈电机的转子位置与速度测量的测量方法为：

a、系统控制器12一方面控制转子功率变换器8为双馈电机转子绕组6供电，另一方面通过转子功率变换器8在一相转子绕组中叠加频率为f_H的高频励磁信号，双馈电机定子三相绕组中产生频率为f_H的电流信号；