專利名稱：靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計涉及一種電機參數(shù)辨識技術(shù)，尤其涉及一種靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法。
背景技術(shù)：
在感應(yīng)電機矢量控制系統(tǒng)，特別是無PG (旋轉(zhuǎn)編碼器)矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，電機參數(shù)占有非常重要的地位。電機參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響到磁鏈觀測、轉(zhuǎn)速估計、控制參數(shù)調(diào)節(jié)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。矢量控制中需要的電機參數(shù)是在電機銘牌中查詢不到的，即使根據(jù)電機產(chǎn)品手冊的數(shù)據(jù)推算出部分電機參數(shù)，通常也跟實際數(shù)據(jù)有較大偏差。因此，電機參數(shù)辨識一直是電機控制領(lǐng)域中一個非常重要的課題。電機參數(shù)辨識包括離線參數(shù)辨識和在線參數(shù)矯正兩部分。離線參數(shù)辨識是指在電機運行之前，對其施加一系列激勵信號，通過檢測電機響應(yīng)來獲得電機的相關(guān)參數(shù)。一般通用控制器的電機參數(shù)自整定功能采用的都是傳統(tǒng)的離線辨識方法，需要對電機進(jìn)行堵轉(zhuǎn)試驗和空轉(zhuǎn)試驗。但對于部分特定工作環(huán)境、大功率電機、特別是高壓電機而言，上述兩個實驗都難以進(jìn)行。這是因為:首先，大功率電機力矩過大，人工難以鎖住其輸出轉(zhuǎn)軸，所以堵轉(zhuǎn)試驗難以實現(xiàn)；其次，部分電機在系統(tǒng)調(diào)試前已經(jīng)與負(fù)載固定安裝完成，屬于不可拆卸或難以拆卸的狀態(tài)，所以空載試驗也難以進(jìn)行。在電機靜止參數(shù)辨識技術(shù)方面，中國專利《基于自適應(yīng)補償?shù)漠惒诫姍C參數(shù)辨識方法》，公開號為CN201110191565.9,公開了一種異步電機在靜止?fàn)顟B(tài)下的參數(shù)辨識方法，該方法采用近似公式計算定轉(zhuǎn)子互感，并且沒有考慮集膚效應(yīng)對轉(zhuǎn)子電阻辨識精度的影響，辨識精確度欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有異步電機參數(shù)辨識方法中存在的實用性差、檢測精度不準(zhǔn)確的問題，提供一種電機靜止?fàn)顟B(tài)下的離線參數(shù)辨識方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:—種靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，該方法基于所述異步電機及與該異步電機輸入端連接的逆變器實現(xiàn)，其中，所述異步電機包括轉(zhuǎn)子和帶有多相繞組的定子，該方法包括以下步驟:步驟一，通過以下步驟辨識定子電阻:S11，對所述定子的任意兩相繞組施加第一直流電壓激勵；S12，通過所述逆變器采集所述步驟Sll中的兩相繞組在第一直流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一直流電流；S13，對所述定子的任意兩相繞組施加第二直流電壓激勵；S14，通過所述逆變器采集所述步驟S13中的兩相繞組在第二直流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第二直流電流；
S15，根據(jù)所述第一直流電壓和第二直流電壓以及相應(yīng)的所述第一直流電流和第二直流電流，計算獲得所述定子電阻；步驟二，通過以下步驟辨識轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感:S21，對所述定子的任意兩相繞組施加單相額定頻率的第一交流電壓激勵；S22，獲取所述步驟S21中的兩相繞組在該第一交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一相電流以及所述第一交流電壓與所述第一相電流之間的第一相位角；S23，根據(jù)所述第一交流電壓的有效值、所述第一相電流的有效值以及所述第一相位角計算獲得所述轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感；步驟三，對所述步驟二中計算的所述轉(zhuǎn)子電阻進(jìn)行修正，以抑制集膚效應(yīng)對所述轉(zhuǎn)子電阻辨識精度的影響；步驟四，通過以下步驟計算獲得所述電機每相繞組的T型等效電路的總電抗:S41，對所述定子的任意兩相繞組施加頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的單相第一低頻交流電壓激勵；S42，獲取所述步驟S41中的兩相繞組在所述第一低頻交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一低頻相電流以及所述第一低頻交流電壓與所述第一低頻相電流之間的第一低頻相位角；S43，根據(jù)所述第一低頻交流電壓的有效值、所述第一低頻相電流的有效值以及所述第一低頻相位角，計算獲得所述電機定子的每相繞組在所述第一低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第一總電抗的實部和虛部；步驟五，通過以下步驟辨識定轉(zhuǎn)子互感:S51，采用頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的第二低頻交流電壓激勵重復(fù)執(zhí)行所述步驟四，計算獲得所述電機定子的每相繞組在所述第二低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第二總電抗的虛部；S52，采用頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的第三低頻交流電壓激勵重復(fù)執(zhí)行所述步驟四，計算獲得所述電機定子的每相繞組在所述第三低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第三總電抗的虛部；S53，根據(jù)所述定轉(zhuǎn)子互感與所述第一總電抗、第二總電抗和第三總電抗的虛部，計算獲得所述定轉(zhuǎn)子互感。前述一種靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，所述步驟S15包括:設(shè)定所述第一直流電壓和第二直流電壓分別為Ul、U2，設(shè)定相應(yīng)的所述第一直流電流和第二直流電流分別為Ip I2，根據(jù)公式(I)計算獲得所述定子電阻Rs，
權(quán)利要求
1.一種靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，該方法基于所述異步電機及與該異步電機輸入端連接的逆變器實現(xiàn)，其中，所述異步電機包括轉(zhuǎn)子和帶有多相繞組的定子，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一，通過以下步驟辨識定子電阻: S11，對所述定子的任意兩相繞組施加第一直流電壓激勵； S12，通過所述逆變器采集所述步驟Sll中的兩相繞組在第一直流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一直流電流； S13，對所述定子的任意兩相繞組施加第二直流電壓激勵； S14，通過所述逆變器采集所述步驟S13中的兩相繞組在第二直流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第二直流電流； S15，根據(jù)所述第一直流電壓和第二直流電壓以及相應(yīng)的所述第一直流電流和第二直流電流，計算獲得所述定子電阻； 步驟二，通過以下步驟辨識轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感: S21，對所述定子的任意兩相繞組施加單相額定頻率的第一交流電壓激勵； S22，獲取所述步驟S21中的兩相繞組在該第一交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一相電流以及所述第一交流電壓與所述第一相電流之間的第一相位角； S23，根據(jù)所述第一交流電壓的有效值、所述第一相電流的有效值以及所述第一相位角計算獲得所述轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感和 轉(zhuǎn)子漏感； 步驟三，對所述步驟二中計算的所述轉(zhuǎn)子電阻進(jìn)行修正，以抑制集膚效應(yīng)對所述轉(zhuǎn)子電阻辨識精度的影響； 步驟四，通過以下步驟計算獲得所述電機每相繞組的T型等效電路的總電抗: S41，對所述定子的任意兩相繞組施加頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的單相第一低頻交流電壓激勵； S42，獲取所述步驟S41中的兩相繞組在所述第一低頻交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一低頻相電流以及所述第一低頻交流電壓與所述第一低頻相電流之間的第一低頻相位角； S43，根據(jù)所述第一低頻交流電壓的有效值、所述第一低頻相電流的有效值以及所述第一低頻相位角，計算獲得所述電機定子的每相繞組在所述第一低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第一總電抗的實部和虛部； 步驟五，通過以下步驟辨識定轉(zhuǎn)子互感: S51，采用頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的第二低頻交流電壓激勵重復(fù)執(zhí)行所述步驟四，計算獲得所述電機定子的每相繞組在所述第二低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第二總電抗的虛部； S52，采用頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的第三低頻交流電壓激勵重復(fù)執(zhí)行所述步驟四，計算獲得所述電機定子的每相繞組在所述第三低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第三總電抗的虛部； S53，根據(jù)所述定轉(zhuǎn)子互感與所述第一總電抗、第二總電抗和第三總電抗的虛部，計算獲得所述定轉(zhuǎn)子互感。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，其特征在于:所述步驟S15包括:設(shè)定所述第一直流電壓和第二直流電壓分別為U1、U2，設(shè)定相應(yīng)的所述第一直流電流和第二直流電流分別為Ip I2，根據(jù)公式(I)計算獲得所述定子電阻Rs，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，其特征在于: 所述步驟S21包括:對所述電機定子的任意兩相繞組施加單相額定頻率的所述第一交流電壓激勵，并使該第一交流電壓逐漸升高直到所述兩相繞組的相電流達(dá)到額定電流； 所述步驟S22包括:檢測所述步驟S21中的兩相繞組在該第一交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一相電流的瞬時值，并計算所述第一交流電壓和所述第一相電流的有效值Usnl和Isnl，然后采用一鎖相環(huán)鎖相所述第一交流電壓和所述第一相電流的相位，并計算獲得所述第一交流電壓和所述第一相電流之間的相位差爐I 所述步驟S23包括:根據(jù)公式(21)、(22)計算獲得轉(zhuǎn)子電阻第一辨識值Rrt、定子漏感Us和轉(zhuǎn)子漏感L :
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，其特征在于: 所述步驟三包括以下步驟: S31，對所述電機定子的任意兩相繞組施加單相的第二交流電壓激勵，并使該第二交流電壓逐漸升高直到所述兩相繞組的相電流達(dá)到額定電流，其中，所述第二交流電壓的頻率低于所述額定頻率，為40 45Hz ； S32，檢測所述步驟S31中的兩相繞組在該第二交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第二相電流的瞬時值，并計算所述第二交流電壓和所述第二相電流的有效值Usn2和Isn2，然后采用所述鎖相環(huán)鎖相所述第二交流電壓和所述第二相電流的相位，并計算所述第二交流電壓和所述第二相電流之間的相位差fn2，從而計算獲得轉(zhuǎn)子電阻第二辨識值
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，其特征在于: 所述步驟S41包括:對所述電機定子的任意兩相繞組施加頻率在0.1 0.5Hz范圍內(nèi)的所述第一低頻交流電壓激勵，并使該第一低頻交流電壓逐漸升高直到所述兩相繞組的相電流達(dá)到額定電流； 所述步驟S42包括:檢測所述步驟S41中的兩相繞組在該第一低頻交流電壓激勵下達(dá)到穩(wěn)態(tài)時的第一低頻相電流的瞬時值，并計算所述第一低頻交流電壓和所述第一低頻相電流的有效值Us0和Istl，然后采用一鎖相環(huán)鎖相所述第一低頻交流電壓和所述第一低頻相電流的相位，并計算獲得所述第一低頻交流電壓和所述第一低頻相電流之間的相位差fno; 所述步驟S43包括:根據(jù)公式(41)、(42)，計算獲得所述電機的每相繞組在所述第一低頻交流電壓激勵下的T型等效電路的第一總電抗的實部Re(Z1)和虛部Im(Z1):
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，其特征在于: 所述步驟S53包括:根據(jù)公式(7)計算獲得所述定轉(zhuǎn)子互感Lms:
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜止?fàn)顟B(tài)下的異步電機參數(shù)離線辨識方法，該方法包括以下步驟首先用直流伏安法對電機的定子電阻值進(jìn)行辨識；然后分別采用單相額定頻率交流電壓和單相低頻交流電壓作為激勵源，對電機進(jìn)行單相交流試驗，檢測得到電機的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)電流，進(jìn)而計算獲得電機定子漏感、轉(zhuǎn)子漏感、轉(zhuǎn)子電阻和定轉(zhuǎn)子互感值。本方法嚴(yán)格按照電機經(jīng)典等效電路模型進(jìn)行計算，精確度高，此外，本方法還考慮了電機控制器輸出參考電壓與實際電壓不一致的情況以及集膚效應(yīng)的影響，并采取了相應(yīng)的補償措施，進(jìn)一步提高了參數(shù)辨識的準(zhǔn)確性。
文檔編號H02P23/14GK103208965SQ201310139100
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者沙友濤 申請人:三墾力達(dá)電氣(江陰)有限公司