多相感应电机因其容量大、结构简单和可靠性强等优点,在舰船综合电力推进系统中得到了广泛应用。相比三相电机,多相感应电机气隙磁场低次谐波幅值得到了有效抑制,但齿槽效应引起的转子齿谐波仍普遍存在。一方面转子齿谐波增加了损耗和转矩脉动,另一方面转子齿谐波包含电机转差率信息,可充分利用以实现电机转速的在线估计。本文主要研究多相感应电机的转子齿谐波特性和检测方法,进而实现可靠和准确的电机转速估计。多相感应电机的高性能控制依赖于可靠、快速的转速信号反馈。传统的转速传感器如光电编码器和旋转变压器虽然可以实现高性能的转速检测,但对安装精度,环境温度、湿度,以及偏心、振动等条件有较为严格的要求,特别是在一些极端工作条件下,例如当舰船动力舱浸水或者受冲击时,传统转速传感器可能失效,进而引起舰船动力系统故障。转子齿谐波法相比基于模型的方法和高频信号注入法,具有估计精度不受电机参数变化影响,无需额外信号注入等优势,但传统转子齿谐波法通常从定子电流中获取齿谐波信号,在信噪比和通用性方面存在一定的局限性,本文在现有方法的基础上,开展了基于探测线圈的感应电机转速估计方法研究,进一步改善转子齿谐波法的信噪比和估计精度。主要研究工作如下:本文首先利用磁势磁导法和有限元法,对九相感应电机转子齿谐波磁场进行了建模和分析;随后提出基于探测线圈的转子齿谐波检测方法,解决了传统的定子电流法中转子齿谐波信噪比不足的问题;分析了探测线圈感应电压的时域、频域特性,给出了探测线圈跨距、多个探测线圈组合的优化设计方法,有效提高了探测线圈中转子齿谐波信号的信噪比,并进行了有限元验证;设计了一种由信号解调、频率搬移、带通滤波、短时傅里叶计算和转速计算等环节组成的一阶齿谐波信号处理方案,实现了转速的实时估计。最后,在一台8k W九相感应电机样机上开展了基于探测线圈的九相感应电机转速实时估计实验。利用8k W鼠笼式九相感应电机实验平台,将获取的探测线圈的输出电压波形进行快速傅里叶分解,在加窗后进行幅值修正,通过解调滤波后得到转子齿谐波分量,并通过转子齿谐波频率与电机转速的关系式,完成转速估计,与实际测量转速进行对比,分析了误差产生的原因。实验结果表明,短时傅里叶计算时信号截断窗口宽度的大小以及探测线圈输出电压信号中其他谐波的干扰是影响变转速条件下转速估计精度的主要原因。