專利名稱：異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制中，若要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流的正確分解，必須得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。通過(guò)離線辨識(shí)可以準(zhǔn)確測(cè)量到電機(jī)的電感和轉(zhuǎn)子電阻，從而計(jì)算得到高精度的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，異步電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)電機(jī)自身會(huì)產(chǎn)生熱量，引起電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻溫度升高，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻發(fā)生變化。這種情況下如不對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)進(jìn)行在線校正，轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流將不能得到正確分解，直接影響異步機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的精度。因此有必要在線實(shí)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和更新。已有轉(zhuǎn)子電阻在線辨識(shí)都基于磁通觀測(cè)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)對(duì)比當(dāng)前控制量與磁通觀測(cè)量之間的差異進(jìn)行轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)增益的計(jì)算。雖然磁通觀測(cè)方案有所差異，但是磁通觀測(cè)的輸入?yún)?shù)通常包括電機(jī)端電壓、電流、電機(jī)電感和定子電阻。由于定子電阻也具有隨電機(jī)繞組溫度升高而變化的特點(diǎn)，從而影響磁通估計(jì)的準(zhǔn)確性，因此基于磁通觀測(cè)的時(shí)間常數(shù)在線辨識(shí)方案很難得到高精度的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述定子電阻阻值因溫度升高而變化并影響電機(jī)控制精度的問(wèn)題，提供一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，包括分解角度計(jì)算單元、前饋電壓分解單元、反饋電壓采樣單元、反饋電壓分解單元以及時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元，其中所述分解角度計(jì)算單元，用于從被控電機(jī)的勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令獲得勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度；所述前饋電壓分解單元，用于根據(jù)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流計(jì)算前饋電壓并使用分解角度對(duì)所述前饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；所述反饋電壓采樣單元，用于采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓；所述反饋電壓分解單元，用于使用所述分解角度對(duì)反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元，用于對(duì)所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)，并使用所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)中，所述分解角度計(jì)算單元通過(guò)以下公式計(jì)算分解角度①C>=arctan(Id*/Iq*),其中Id*為勵(lì)磁電流，Iq*為轉(zhuǎn)矩電流。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)中，所述前饋電壓分解單元通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd* Vd*=Rs X id*_We X o Ls X Iq* ;
通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd*' =IeXAq'；其中入q ' = O LsX Iq=I=Cos*!1 +入 d*X sinO ,入 d*=LmXId*，o =1 - Ls X Lr/(LmXLm), o Ls=Lm -Ls XLr/Lm, We>Rs> o、Lm、Ls、Lr分別為被控電機(jī)的磁場(chǎng)同步角速度、定子電阻、漏感系數(shù)、互感、定子電感、轉(zhuǎn)子電感。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)中，所述反饋電壓采樣單元通過(guò)采樣異步電機(jī)輸出端的三相電壓并對(duì)所述三相電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換獲得電機(jī)輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq ;所述反饋電壓分解單元通過(guò)以下公式計(jì)算反饋電壓的分解結(jié)果Vd' =CosC1 XVd - sinO XVq。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)中，所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元包括第一判斷子單元、第二判斷子單元；所述第一判斷子單元用于判斷被控電機(jī)同步頻率是否高于額定頻率或或低于第一預(yù)設(shè)值；所述第二判斷子單元用于判斷轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比是否小于第二預(yù)設(shè)值；所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元在所述同步頻率高于額定頻率、低于第一預(yù)設(shè)值或轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)使積分輸入為零、否則將所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差作為積分輸入進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)。本發(fā)明還提供一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法，包括以下步驟(a)從被控電機(jī)的勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令獲得勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度及前饋電壓；(b)采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓；(c)使用所述分解角度分別對(duì)前饋電壓和反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；(d)對(duì)所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)，并使用所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法中，所述分解角度O為0=arctan(ld*/lq*),其中Id*為勵(lì)磁電流，Iq*為轉(zhuǎn)矩電流。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法中，所述步驟(a)中通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd* Vd*=Rs X id*_We X o Ls X Iq* ；通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd*' =_WeX 入 q'；其中入q ' = O LsX Iq=I=Cos*!1 +入 d*X sinO ,入 d*=LmXId*，o =1 - Ls X Lr/(LmXLm), o Ls=Lm - LsXLr/Lm, We、Rs、o、Lm、Ls、Lr分別為被控電機(jī)的磁場(chǎng)同步角速度、定子電阻、漏感系數(shù)、互感、定子電感、轉(zhuǎn)子電感。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法中，所述步驟(b)中包括米樣被控電機(jī)輸出端的三相電壓并對(duì)所述三相電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換獲得電機(jī)輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq;所述步驟(C)中通過(guò)以下公式對(duì)反饋電壓Vd重新分解獲得反饋電壓的分解結(jié)果Vd' = cos①XVd - sin①XVq。在本發(fā)明所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法中，所述步驟(d)中包括(dl)判斷被控電機(jī)同步頻率是否高于額定頻率或低于第一預(yù)設(shè)值以及轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比是否小于第二預(yù)設(shè)值，并在所述同步頻率高于額定頻率、低于第一預(yù)設(shè)值或轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟(d2)，否則執(zhí)行步驟(d3);(d2)使積分輸入為零，并執(zhí)行步驟(d4)；(d3)將所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差作為積分輸入，并執(zhí)行(d4)；(d4)根據(jù)積分輸入進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)，并使用所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。本發(fā)明的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)及方法，通過(guò)電壓分解實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線實(shí)時(shí)辨識(shí)，且該過(guò)程不受定子電阻變化影響。本發(fā)明可有效改善異步機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的效果，提高轉(zhuǎn)矩控制精度。


圖1是本發(fā)明異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。圖2是本發(fā)明異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法實(shí)施例的流程示意圖。圖3是圖2中時(shí)間常數(shù)計(jì)算的具體實(shí)現(xiàn)的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明利用電壓重新分解技術(shù)對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的D軸和Q軸電壓進(jìn)行重新分解。由于重新分解后D軸電壓不包含定子電阻成份，因此可通過(guò)對(duì)比分解后的指令電壓(前饋電 壓)和反饋電壓采用模型參考自適應(yīng)技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)和更新。如圖1所示，是本發(fā)明異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。本實(shí)施例中的時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)用于輔助進(jìn)行電機(jī)控制，其包括分解角度計(jì)算單元11、前饋電壓分解單元12、反饋電壓采樣單元13、反饋電壓分解單元14以及時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元15。上述分解角度計(jì)算單元11、前饋電壓分解單元12、反饋電壓采樣單元13、反饋電壓分解單元14以及時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元15可集成到現(xiàn)有的電機(jī)控制裝置(例如變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)器等)，并結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)也可采用獨(dú)立的硬件及軟件實(shí)現(xiàn)。分解角度計(jì)算單元11用于從被控電機(jī)的勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令獲得勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度。上述勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令由電機(jī)控制裝置在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生，用以控制電機(jī)運(yùn)行。具體地，分解角度計(jì)算單元11可通過(guò)以下公式計(jì)算分解角度O :0=arctan (Id^/Iq*),其中Id*為勵(lì)磁電流，Iq*為轉(zhuǎn)矩電流。反饋電壓采樣單元13用于采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓。具體地，該反饋電壓采樣單元13通過(guò)采樣被控電機(jī)輸出端的三相電壓并對(duì)三相電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換獲得電機(jī)輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq。反饋電壓分解單元14用于使用分解角度對(duì)反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算。該反饋電壓分解單元14可通過(guò)以下公式計(jì)算反饋電壓的分解結(jié)果
Vd/ =CosC1 XVd - sinO XVq。前饋電壓分解單元12用于根據(jù)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流計(jì)算前饋電壓并使用分解角度對(duì)前饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算。本實(shí)施例中，將直接根據(jù)指令參數(shù)計(jì)算的電壓作為前饋電壓，具體地，前饋電壓分解單元12通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd* Vd*=Rs X id*_We X o Ls X Iq* ；通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd*' =IeXAq'；其中入q ' = O LsX Iq=I=Cos*!1 +入 d*X sinO ,入 d*=LmXId*，o =1 - Ls X Lr/(LmXLm), o Ls=Lm - LsXLr/Lm, We、Rs、o、Lm、Ls、Lr分別為被控電機(jī)的磁場(chǎng)同步角速度、定子電阻、漏感系數(shù)、互感、定子電感、轉(zhuǎn)子電感。上述前饋電壓的分解結(jié)果Vd*'不包含定子電阻，即不受定子電阻影響。若前饋電壓Vd*分解后的電壓Vd*'與電機(jī)端反饋電壓Vd分解后的Vd'存在偏差，說(shuō)明此時(shí)電機(jī)磁場(chǎng)定向出現(xiàn)偏移，即當(dāng)前控制的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)與電機(jī)當(dāng)前實(shí)際的常數(shù)不相符合。時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元15用于對(duì)前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)，并使用轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。具體地，時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元15以前饋電壓的分解結(jié)果Vd*'和反饋電壓的分解結(jié)果Vd'的差值作為控制量輸入給積分模塊，計(jì)算得到轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)增益系數(shù)K，然后將轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr更新為T(mén)rX (1+K)，即實(shí)時(shí)辨識(shí)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr' =TrX (1+k)。電機(jī)控制裝置可利用更新后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr'通過(guò)公式(I)計(jì)算控制轉(zhuǎn)差即可重新實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的準(zhǔn)確定向，實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)矩控制。Wsl=Iq*/(Id* XIV )(I)其中，Wsl為轉(zhuǎn)差，Tr'為實(shí)時(shí)辨識(shí)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。由于轉(zhuǎn)子電阻在線辨識(shí)的精度與電機(jī)運(yùn)行的同步頻率及轉(zhuǎn)矩、勵(lì)磁電流比(Id*/Iq*)相關(guān)，為了提高在線辨識(shí)的精度，需要對(duì)轉(zhuǎn)子電阻在線辨識(shí)的輸入?yún)?shù)進(jìn)行判斷。具體地，上述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元15可包括第一判斷子單元、第二判斷子單元，其中第一判斷子單元用于判斷被控電機(jī)同步頻率是否高于額定頻率或低于第一預(yù)設(shè)值(例如額定頻率的20%);第二判斷子單元用于判斷轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比是否小于第二預(yù)設(shè)值(例如40%)。時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元15在同步頻率的幅度大于額定頻率、同步頻率的幅度低于第一預(yù)設(shè)值或者轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，使積分輸入為零、否則將前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差作為積分輸入進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)。通過(guò)以上限定，可以有效提高轉(zhuǎn)子電阻在線辨識(shí)精度。與此同時(shí)，由于電機(jī)一般運(yùn)行頻率高于額定頻率的20%，轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于40%代表電機(jī)負(fù)載較輕，轉(zhuǎn)子電阻不準(zhǔn)的影響較小，因此以上對(duì)積分輸入的限制對(duì)電機(jī)控制的性能影響不大。如圖2所示，是本發(fā)明異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法實(shí)施例的流程示意圖。本實(shí)施例中的方法可又電機(jī)控制裝置執(zhí)行，并包括以下步驟步驟S21 :從被控電機(jī)的勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令獲得勵(lì)磁電流Id*和轉(zhuǎn)矩電流Iq*，然后執(zhí)行步驟S22。步驟S22 :根據(jù)獲取的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度O，然后執(zhí)行步驟S24及步驟S25。該步驟中，分解角度①可通過(guò)以下公式計(jì)算獲得C>=arctan(Id*/Iq*),其中Id*為勵(lì)磁電流，Iq*為轉(zhuǎn)矩電流。步驟S23 :采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓，該步驟可與步驟S21或步驟S22同時(shí)執(zhí)行。在該步驟中，可先采樣被控電機(jī)輸出端的三相電壓，然后對(duì)三相電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換獲得電機(jī)輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq。步驟S24 :使用分解角度對(duì)反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算。在該步驟中，通過(guò)以下公式對(duì)反饋電壓Vd重新分解獲得反饋電壓的分解結(jié)果Wd' =CosO XVd- sinO XVq。步驟S25 :根據(jù)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流計(jì)算前饋電壓Vd*，并使用分解角度對(duì)前饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算。該步驟可與步驟S24同時(shí)執(zhí)行或先于步驟S24執(zhí)行。
·
該步驟中，通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd* Vd*=Rs X id*_We X o Ls X Iq* ；通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd*' =_WeX 入 q'；其中入q ' = O LsX Iq=I=Cos*!1 +入 d*X sinO ,入 d*=LmXId*，o =1 - Ls X Lr/(LmXLm), o Ls=Lm - LsXLr/Lm, We、Rs、o、Lm、Ls、Lr分別為被控電機(jī)的磁場(chǎng)同步角速度、定子電阻、漏感系數(shù)、互感、定子電感、轉(zhuǎn)子電感。步驟S26 :在獲得前饋電壓和反饋電壓的分解結(jié)果后，對(duì)前饋電壓的分解結(jié)果Vd*,和反饋電壓的分解結(jié)果Vd'之差進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)，并使用轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。并且上述方法中，還可包括使用更新后的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差。為提高在線辨識(shí)的精度，需對(duì)轉(zhuǎn)子電阻在線辨識(shí)的輸入?yún)?shù)進(jìn)行判斷。由于電機(jī)一般運(yùn)行頻率高于額定頻率的20%，轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于40%，代表電機(jī)負(fù)載較輕，轉(zhuǎn)子電阻不準(zhǔn)的影響較小，因此以上對(duì)積分輸入的限制對(duì)電機(jī)控制的性能影響不大。如圖3所示，是圖2中積分計(jì)算的具體流程示意圖，其包括步驟S261 :判斷被控電機(jī)同步頻率是否高于額定頻率或低于第一預(yù)設(shè)值(例如20%)，并在同步頻率高于額定頻率或低于第一預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟S262，否則執(zhí)行步驟S263。步驟S262 :判斷轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比是否小于第二預(yù)設(shè)值，并在轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟S264，否則執(zhí)行步驟S263。步驟S263 :使積分輸入為零，并執(zhí)行步驟S264。步驟S264 :將前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差作為積分輸入進(jìn)行積分計(jì)算，獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)，并使用轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的增益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于包括分解角度計(jì)算單元、前饋電壓分解単元、反饋電壓采樣單元、反饋電壓分解單元以及時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元，其中所述分解角度計(jì)算單元，用于從被控電機(jī)的勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令獲得勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，井根據(jù)所述勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度；所述前饋電壓分解単元，用于根據(jù)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流計(jì)算前饋電壓并使用分解角度對(duì)所述前饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；所述反饋電壓采樣單元，用于采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓；所述反饋電壓分解単元，用于使用所述分解角度對(duì)反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元，用于對(duì)所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)，并使用所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述分解角度計(jì)算單元通過(guò)以下公式計(jì)算分解角度Φ :Φ = arctan(Id* / Iq*),其中Id*為勵(lì)磁電流，Iq*為轉(zhuǎn)矩電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述前饋電壓分解単元通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd* Vd* = RsX id* - WeX σ LsX Iq* ； 通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd* ' = - We X λ q '；其中 λ q ' = σ LsX Iq* cosC> + λ d*X β ηΦ , λ d* = LmX Id*，σ = I - LsXLr/(LmXLm), σ Ls = Lm - LsXLr/Lm, We、Rs、σ、Lm、Ls、Lr 分別為被控電機(jī)的磁場(chǎng)同步角速度、定子電阻、漏感系數(shù)、互感、定子電感、轉(zhuǎn)子電感。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述反饋電壓采樣單元通過(guò)采樣被控電機(jī)輸出端的三相電壓并對(duì)所述三相電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換獲得電機(jī)輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq ;所述反饋電壓分解単元通過(guò)以下公式計(jì)算反饋電壓的分解結(jié)果 Vd ' = cosOXVd - sinOXVq。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元包括第一判斷子単元、第二判斷子単元；所述第一判斷子単元用于判斷被控電機(jī)同步頻率是否高于額定頻率或低于第一預(yù)設(shè)值；所述第二判斷子単元用于判斷轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比是否小于第二預(yù)設(shè)值；所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元在所述同步頻率高于額定頻率、低于第一預(yù)設(shè)值或轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)使積分輸入為零、否則將所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差作為積分輸入進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)。
6.一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟 Ca)從被控電機(jī)的勵(lì)磁電流指令和轉(zhuǎn)矩電流指令獲得勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，并根據(jù)所述勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度及前饋電壓； (b)采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓； (c)使用所述分解角度分別對(duì)前饋電壓和反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算； (d)對(duì)所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)，并使用所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法，其特征在于所述分解角度Φ為Φ = arctan(Id* / Iq*),其中Id*為勵(lì)磁電流，Iq*為轉(zhuǎn)矩電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法，其特征在于所述步驟(a)中通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd* Vd* = Rs. id* - We. σ Ls. Iq* ； 所述步驟(C)中通過(guò)以下公式獲得前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd* = Rs X id* - WeX σ LsX Iq* ； 通過(guò)以下公式計(jì)算前饋電壓Vd*的分解結(jié)果Vd* ' = - We X λ q '；其中 λ q ' = σ LsX Iq* cosC> + λ d*X β ηΦ , λ d* = LmX Id*，σ = I - LsXLr/(LmXLm), σ Ls = Lm - LsXLr/Lm, We、Rs、σ、Lm、Ls、Lr 分別為被控電機(jī)的磁場(chǎng)同步角速度、定子電阻、漏感系數(shù)、互感、定子電感、轉(zhuǎn)子電感。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法，其特征在于所述步驟(b)中包括采樣被控電機(jī)輸出端的三相電壓并對(duì)所述三相電壓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換獲得電機(jī)輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq ;所述步驟(C)中通過(guò)以下公式對(duì)反饋電壓Vd重新分解獲得反饋電壓的分解結(jié)果 Vd ' = cosOXVd - sinOXVq。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別方法，其特征在干所述步驟(d)中包括 (dl)判斷被控電機(jī)同步頻率是否高于額定頻率或低于第一預(yù)設(shè)值以及轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比是否小于第二預(yù)設(shè)值，并在所述同步頻率高于額定頻率、低于第一預(yù)設(shè)值或轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流比小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)執(zhí)行步驟(d2)，否則執(zhí)行步驟(d3)； (d2)使積分輸入為零，并執(zhí)行步驟(d4)； (d3)將所述前饋電壓的分解結(jié)果和反饋電壓的分解結(jié)果之差作為積分輸入，并執(zhí)行(d4)； (d4)根據(jù)積分輸入進(jìn)行積分計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)，并使用所述轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的増益系數(shù)更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)在線識(shí)別系統(tǒng)，包括分解角度計(jì)算單元、前饋電壓分解單元、反饋電壓采樣單元、反饋電壓分解單元以及時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元，其中所述分解角度計(jì)算單元，用于根據(jù)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流獲得分解角度；所述前饋電壓分解單元，用于使用分解角度對(duì)前饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；所述反饋電壓采樣單元，用于采樣被控電機(jī)的輸出端獲得反饋電壓；所述反饋電壓分解單元，用于使用所述分解角度對(duì)反饋電壓進(jìn)行分解計(jì)算；所述時(shí)間常數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)前饋電壓和反饋電壓的分解結(jié)果計(jì)算并更新轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。本發(fā)明還提供一種對(duì)應(yīng)的方法。本發(fā)明通過(guò)電壓分解實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線實(shí)時(shí)辨識(shí)，且該過(guò)程不受定子電阻變化影響。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102983807SQ20121049924
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者何俊輝 申請(qǐng)人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司, 蘇州匯川技術(shù)有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司