。为了高性能的驱动控制同步电机，需要实时获取其转子位置。传统的方法是采取机械基于锁相环的同步电机转子位置检测技术周长城，高强**（哈尔滨工业大学电气工程系，哈尔滨150001）5101520253035摘要：基于锁相环技术的转子位置无传感器检测方法可有效检测出同步电机的转子位置，从而增加同步电机系统的可靠性。本文提出在转子中注入高频电流信号，通过对定子感应出的高频电压信号处理和锁相得到转子位置信息。并通过仿真验证了方案的可行性与准确性，最后将检测方法应用于同步电机自控变频启动系统中，电机可平稳启动。关键词：电力电子与电力传动；转子位置检测；锁相环；信号注入中图分类号：TM341RotorPositionDetectionofSynchronousMotorBasedonPLLZHOUChangcheng,GAOQiang(DepartmentofElectricalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract:Inordertoimprovethereliabilityofthesynchronousmotorsystem,detectionofrotorpositionwithoutsensorisresearched.ThisdetectionbasedonPLLandsignalinjectionisproposedtogettheESM'srotorposition.IttakesadvantageofthestructureofESM,andinjectsthesignalfromtherotorside.ThenitinduceshighfrequencyEMF,andtherotorpositioncanbeobtainedaftersignalprocessingandPLL.Atlastthismethodisprovedbysimulationintheself-controlledsychronousmotorsystem.Keywords:powerelectronicsandelectricaldrives;rotorpositiondetection;PLL;dignalinjection0引言目前大容量交流传动领域，主要应用电励磁同步电机(ESM)和异步电机(IM)。而相对于异步电机，电励磁同步电机具有功率因数高、变频器容量小、控制精度高、弱磁比大等优点[1,2]传感器，然而这存在着诸多问题[3,4]。无传感器控制技术可以很好的解决这些问题，也成为近些年研究的热点。目前在电励磁同步电机自控变频软启动和调速中，主要是检测其反电势来获取转子位置信息[5,6]。在静止和低速运转时，电机反电势幅值很小，检测和判断过零点很困难。故此方法的弊端在于不能获取电机转子的初始位置和低转速时位置。为了获取以上情况下的转子位置，本文提出了基于锁相环技术和信号注入方法的转子位置检测技术。由于目前大功率同步电机的驱动都采用晶闸管，这在拓扑上限制了向电机定子中注入高频信号。同时结合电励磁同步电机结构特点，本文采取向电机转子中注入信号的方法获取转子位置。1转子位置检测原理图1为电励磁同步电机模型等效电路图。其中定为励磁绕组与定子A相绕组间的电角度。Lf为励磁电感；Ldd为励磁直轴阻尼电感；Ldq为励磁交轴阻尼电感。作者简介：周长城，（1989-），男，硕士，主要研究方向：同步电机控制。通信联系人：高强，（1964-），男，教授，主要研究方向：中压交流传动，电能质量。E-mail:gq651@hit.edu.cn-1-vAvBvCLfLddiddvfidqif40图1同步电机模型等效电路图Fig.1EquivalentCircuitofSynchronousMotor当励磁电路中注入的电流if为：ifIfIhsin(ht45从图1中可得，由励磁电流中高频成分ih所感应出的电枢绕组电压为：⎢⎥d⎢⎢vC_h⎥⎢LMcos(2/3)ih⎥⎡vA_h⎤⎡LMcosih⎤Ldqcos(−2/3)⎥⎢vB_h⎥dt⎢LMhi⎥⎣⎦⎣⎦⎢v⎢1⎢⎢⎣−2⎥⎢⎥⎥⎢vB_h⎥K′cos(htϕ)⎢⎥3⎥⎢⎥2⎥⎦⎣(2)其中LM为定、转子绕组间的最大互感；pm，p为电机极对数，m为转子机械角度。将式(1)带入式(2)后，可得：50vA_hLMIh[−pmsinsin(htϕ)hcoscos(htϕ)]m为电机机械角速度。(3)一般注入转子的高频信号角频率有hpm，所以式(3)可以简化成：vA_h≅LMIhhcoscos(htϕ)(4)由(4)知，励磁电流中高频信号所感应出的电机反电势信号中包含转子位置角度信息。55其高频电压信号可表示为：vA_hKcos(htϕ)cos，vB_hKcos(htϕ)cos(...