[发明专利]一种同步变频软起动电机转子位置检测简化算法

说明书

技术领域

本发明属于电工及电子技术领域，尤其涉及一种同步变频软起动电机转子位置检测简化算法。

背景技术

同步电动机以其可调的功率因数和输出转矩对电网电压波动不敏感等良好的运行性能，在大功率电气传动领域独占鳌头，是驱动大型风机、水泵、压缩机、高炉鼓风机、短路实验机组的优选机型，更是抽水蓄能电站必不可少的关键设备。同步电动机不但本身具有良好的功率因数，还可以通过调节转子励磁电流向电网馈送感性无功功率，从而有利于提高电网的功率因数。同步电动机虽然有很多优点，但它的最大缺点是起动困难，不能直接起动。目前，同步电动机的起动方法主要有异步起动法、辅助电机起动法和变频同步起动法。其中，利用负载换向电动机的原理，对大型同步电动机或发电机进行变频同步起动是应用较为广泛的软起动方式。

现有同步变频软起动装置主要由变流器和控制单元组成。变流器主电路由整流桥、逆变桥和直流平波电抗器组成的电流源型交-直-交变频器，用在负载换相同步电动机调速系统中时，它与一般意义的晶闸管交-直-交逆变器不同，无需强迫换相电容和串联二极管，靠同步电动机的反电势换相，同步电动机的转矩和转速分别受直流电流和逆变器频率控制。控制单元的作用主要是把来自转子位置检测器（BQ）的信号进行分析，判明转子的真实位置和转速后，按一定的控制策略产生控制信号，控制变频器输出三相电流（电压）的频率、幅值和相位大小，保证变频器的输出频率始终和电机转速保持同步，实现自控式变频起动过程。

转子位置检测单元提供逆变桥控制所需要的转子空间位置信息，其检测结果的准确、可靠性直接影响到自控式变频系统的正常运行。在工程应用中通常采用的直接办法是在电机转子上安装转子位置检测器，如光电式、磁感应式或接近开关等，因而增大了设备成本及系统投产后的维修工作量，而且很多情况是现场各种不同型号的电机都已经安装到位，不可能再给安装位置检测器的地方，因此一种简单可靠的无位置传感器的检测方法的提出会大大提高产品的现场适用能力，也可以满足不同功率，不同连接方式的下的同步电机的转子位置检测。

目前针对电机位置的算法多种多样，如基于电机理想模型的开环计算方法，基于各种观测器模型的闭环算法，根据电机凸极性进行估算的方法等。这些算法有各自的优点，但普遍存在对电机的参数依赖比较多，如果不能很好的给定电机参数或者电机模型，往往会导致检测偏差。

CN101719753B提供了一种“抽水储能电站静止变频起动电机转子初始位置检测方法”，该方法通过合理的设置判断出转子初励时刻，为正确起动积分运算提供保证，采用自适应调节磁通器进行计算，从而快速、准确地计算出电机转子位置。该方法虽然解决了转子初始位置判断的问题，尤其是在转子处于静止的情况下，通过相应的积分算法，滤波回路，保证了计算的准确性，但仅仅限于转子没有旋转的情况下，其积分算法带来的延迟可以无法及时跟踪旋转电机中的转子位置，尤其是在高速状态下，其相应处于ms级的就更不能满足要求了。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于同步变频软起动装置，在电机起动时，无需机械或者外接检测装置，不受电机参数的影响，不需要关注转子的实时位置，仅根据转子在设定区间的转化时刻，给出关键的触发导通波形，保证电机同步旋转的同步变频软起动电机转子位置检测简化算法。

本发明的目的是这样实现：一种同步变频软起动电机转子位置检测简化算法，其特征在于包含如下步骤：

①通过电压霍尔和模拟采样电路采集不同转速下的同步电机定子三相电压波形，给入到AD采样口，由控制DSP对三路电压采样信号进行处理；

②同步比较同步电机定子三相电压波形的正负状态和相互的大小，判断此时的电机转子位置；

③根据判断出来的同步电机实时转子位置、所处的控制区间和判断当前电机转速是处于低速还是处于高速控制，发出触发脉冲导通相应的晶闸管。

所述的电机定子三相电压为三相线电压或者是三相相电压。

所述的控制区间根据区分三相电压的正负半波分为6个区间，或者区分正负半波后再比较三相电压大小进而分出12区间。

所述电机定子三相电压波形的正负状态、相互的大小关系所决定的实时电机转子位置和所处的控制区间在低速和高速时与导通晶闸管的对应关系如下：