[发明专利]一种K接近优化估计的电机转子初始位置检测方法和装置

说明书

本发明提供一种K接近优化估计的电机转子初始位置检测方法和装置，方法包括如下步骤：对待测电机进行标定实验，得到原始标定信号；向待测电机的主电机定子注入设定高频信号，检测主励磁机定子的电流，得到测试信号；计算各原始标定信号的聚类中心，得到中心标定信号；计算测试信号与各中心标定信号之间的欧氏距离，选取与测试信号欧氏距离最近的k个中心标定信号，将k个中心标定信号所对应的标定位置中数量最多的标定位置作为待测主电机转子所在的位置，k为正整数。本发明提供的技术方案主励磁机定子的电流信号直接作为标定信号和测试信号使用，无需使用高频滤波器进行滤波，减少了信号采集的延时，能够提高对电机转子初始位置检测的准确性。

技术领域

本发明属于电机转子初始位置检测技术领域，具体涉及一种K接近优化估计的电机转子初始位置检测方法和装置。

背景技术

三级式交流起动/发电系统在当前航空电机中扮演重要角色，系统的起动/ 发电一体化功能可减少一套启动装置，减轻飞机重量，提高系统的运行稳定性。随着三级式交流起动/发电系统在多电飞机中的逐步应用，无位置传感器转子位置估计成为目前航空电机研究的热点之一。

全电飞机的发展为三级式交流起动/发电系统提出了更高的要求，以无位置传感器转子为代表的新型三级式同步电机系统优势明显，其可在不需要位置传感器的情况下获得转子位置，降低系统成本，消除因位置传感器故障带来的系统风险，研究在无位置传感器的情况下获得转子初始位置信息，具有较高的价值和意义。

目前对三级式交流电机转子初始位置的检测方法主要有如下几种：

第一种是将电励磁转子同步启动/发电机的结构视为一个旋转变压器，将旋转电压信号注入主发电机的定子，检测主励磁机的励磁电流，然后处理电流信号以估计主发电机的转子位置；

第二种是首先向估计的d轴注入高频方波电压通过电流传感器得到高频电流响应；然后将估计的q轴电流响应分解，将其与固定频率余弦调制波相乘后经低通滤波器得到转子位置误差，再通过位置跟踪器得到转子位置初始值；最后基于磁路饱和效应通过外加电流偏置法进行磁极极性辨识；

第三种是高频信号注入法，即将脉振信号、旋转信号等高频信号注入到主电机的定子后检测主励磁机定子输出的高频信号，根据检测到的高频信号来确定主电机转子的初始位置。

上述三种方法中高频信号注入法与另外两种相比具有操作简单、效率高的优势，但是现有的高频注入法对主电机转子初始位置检测的结果准确性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种K接近优化估计的电机转子初始位置检测方法和装置，用于解决在采用现有的高频信号注入法检测主电机转子初始位置时检测结果准确性较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种K接近优化估计的电机转子初始位置检测方法，包括如下步骤：

步骤一：对待测电机进行标定实验：

首先建立包含主电机多个标定位置的标定位置集，然后当主电机定子的位置在各标定位置上时，向主电机定子注入设定高频信号并检测主励磁机定子的电流，将检测到的主励磁机定子的电流作为原始标定信号，得到原始标定信号集；

步骤二：向待测电机的主电机定子注入设定高频信号，检测主励磁机定子的电流，将得到电流作为测试信号；

步骤三：计算原始标定信号集中各原始信号的聚类中心，得到各标定位置的中心标定信号；计算测试信号与各中心标定信号之间的欧氏距离；选取与测试信号欧氏距离最近的k个中心标定信号，将k个中心标定信号所对应的标定位置中数量最多的标定位置作为待测主电机转子所在的位置；k为正整数。