永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法与流程

技术特征：
1.永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：该方法基于无转速传感器条件下实现转速和相位的确定，其包括如下步骤：步骤a：设定采样周期，先根据采样周期间隔采集发电机的三相电压和三相电流，再通过零漂自适应计算校准后的三相电压和三相电流，然后根据校准后的三相电压和三相电流计算每个采样周期内发电机在两相静止坐标系下的实际电压；步骤b：根据步骤a的结果分别获取每个采样周期内发电机的相位角标幺化估算值，根据发电机的相位角标幺化估算值计算当前采样周期的相位增量；步骤c：对步骤b的结果进行相位倍频，使相位增量累加至1时归零，得到新的相位波形；步骤d：在新的相位波形中，预设虚拟脉冲计数器记录0至1周期内外部脉冲计数器的数值，并根据记录的数值计算当前采样周期内发电机的频率估算值；步骤e：对发电机在两相静止坐标系下的实际电压进行积分，将积分值转换到两相旋转坐标系下并计算d轴相对于d轴和q轴模量和的变化量，然后由pid控制器根据频率估算值和变化量计算发电机的实际频率，并根据实际频率计算当前采样周期内的实际转速和实际相位。2.根据权利要求1所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤a中，实际电压的计算方法为：先将每次采集的三相电压和三相电流进行零漂自适应计算，得出校准后的三相电压和三相电流，再将校准后的三相电压和三相电流转换为两相静止坐标系下的瞬时电压向量和瞬时电流向量，然后根据瞬时电压向量和瞬时电流向量计算发电机在两相静止坐标系下的实际电压。3.根据权利要求2所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤a中，设定采集的三相电压分别为其特征在于：步骤a中，设定采集的三相电压分别为三相电流分别为则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：式中，u1(t)、u2(t)和u3(t)分别为校准后的三相电压，i1(t)、i2(t)和i3(t)分别为校准后的三相电流。4.根据权利要求3所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤a中，发电机在两相静止坐标系下的实际电压的计算方法为：
其中，校准后的三相电压与两相静止坐标系下瞬时电压向量的转换关系为：校准后的三相电流与两相静止坐标系下瞬时电流向量的转换关系为：式中，u
α
(t)和u
β
(t)分别为发电机在两相静止坐标系下的实际电压，l为发电机绕组感抗，r为发电机阻抗，t为时间；和分别为瞬时电压向量，i
α
(t)和i
β
(t)分别为瞬时电流向量。5.根据权利要求1-4中任一项所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤b中，当前采样周期的相位增量的计算方法为：先对发电机在两相静止坐标系下的实际电压进行反正切得到相位角，再对相位角进行0到1标幺化得到相位角标幺化估算值，然后根据上一采样周期的相位角标幺化估算值和当前采样周期的相位角标幺化估算值计算当前采样周期的相位增量，其计算公式为：式中，为上一采样周期的相位角标幺化估算值，θ0为当前采样周期的相位角标幺化估算值，dθ为当前采样周期的相位增量。6.根据权利要求1所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤c中，相位倍频是指放大相位增量的倍数。7.根据权利要求5所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤d中，频率估算值的计算方法为：其中，t0＝δt
×
n
sum
n
sum
＝n n-1
n-2
... n-m
式中，f0为发电机的频率估算值，t0为发电机的转动周期估算值，n为虚拟脉冲计数器记录的数值，n
sum
为虚拟脉冲计数器记录的数值之和，n-m
为虚拟脉冲计数器上一次记录的数值，m为放大倍数，δt为采样周期。8.根据权利要求7所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤e中，发电机的实际频率的计算方法为：以频率估算值为pid控制器的基值，以0位参考，以d轴相对于d轴和q轴模量和的变化量为反馈，通过pid控制器计算得出发
电机的实际频率；其中，电压变化量的计算公式为：u
变
＝u
d
(t)/(|u
d
(t)| |u
q
(t)|)式中，u
变
为d轴相对于d轴和q轴模量和的变化量，和为对发电机在两相静止坐标系下的实际电压进行积分后得到的积分值，u
d
(t)和u
q
(t)分别为积分值和转换到两相旋转坐标系下的电压。9.根据权利要求8所述的永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：步骤e中，实际转速和实际相位的计算方法为：θ＝θ-1
f
×
δt式中，ω为当前采样周期的实际转速，θ为当前采样周期的实际相位，p为极对数，f为实际频率，θ-1
为上一采样周期的实际相位，当θ>1时归零。

技术总结
本发明公开了一种永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，包括：A：计算每个采样周期内发电机在两相静止坐标系下发电机的实际电压；B：计算当前采样周期的相位增量；C：对相位增量进行相位倍频，得到新的相位波形；D：在新的相位波形中，根据0至1周期内外部脉冲计数器的数值计算当前采样周期内发电机的频率估算值；E：由PID控制器计算发电机的实际频率，再根据实际频率计算当前采样周期内的实际转速和实际相位。采用该方法能够更快更准确地得到变流器的转速和相位，进而为变流器的精准控制提供支撑。器的精准控制提供支撑。器的精准控制提供支撑。


技术研发人员：孟新光 何光俊 李华银 彭涛 邵勤丰 刘红 王昌垒 刘志林 李豪 傅炜娜 辛旺
受保护的技术使用者：东方电气自动控制工程有限公司
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/6/7