一種定子電阻參數的辨識方法

2023-04-27 23:17:46 3

專利名稱：一種定子電阻參數的辨識方法
技術領域：
本發明涉及一種定子電阻參數的辨識方法。
背景技術：
眾所周知，電機參數對矢量控制的性能指標有著決定性的影響，如何通過辨識獲 取真實的電機參數，這是高性能矢量控制變頻器設計的關鍵。這些電機參數包括定子電阻、 定子漏感、轉子電阻、轉子漏感、互感和空載激磁電流等。這些參數的辨識過程相互關聯，定 子電阻是整個電機參數辨識的基礎，其辨識結果的優劣直接決定了其它各個參數辨識的好 壞。目前辨識定子電阻參數的常規方法為直流伏安法，在電機任意兩相繞組之間通以 低壓直流電，測量繞組上的電壓和繞組中通過的電流，通過計算直接得到定子電阻。在電機 任意兩相繞組之間通以低壓直流電，測量繞組上的電壓和繞組中通過的電流，通過計算直 接得到定子電阻。如圖1所示，以電機星形接法為例，推導定子電阻的計算公式。如果測量得到的電壓值為U，電流值為I，則每相定子電阻值為代
ο如果電機為三角形接法，通過三角形與星形之間的轉換，可以得到同樣的結果。直流伏安法實現的關鍵在於如何得到低壓直流電源，通常方法是將直流母線電壓 進行斬波處理，得到一個平均值很低、周期固定且佔空比固定的高頻電壓脈衝信號，該脈衝 信號經過定子繞組中的電感濾波後，得到一個脈動很小的直流。如圖2所示，T1 一直導通，T2, T3, T4, T5 一直關斷，而T6由脈衝序列驅動，則在A， C兩相繞組上將產生一個電壓脈衝序列，設時鐘周期為Ts，脈衝寬度為t，則脈衝佔空比為
D = Ys繞組上的電壓平均值為UdcXD,這樣就得到一個等效的直流電壓，相應的定子電阻
n UnrxD 值為代=」^
ο但是採用這種方法測量定子電阻參數，最大的弊端在於導通壓降的處理，由於直 流伏安法測試時，加在繞組上的電壓相當的低，此時IGBT和其反並聯的續流二極體的導通 壓降對辨識結果的影響很大，如果將其忽略，將會直接造成辨識結果的錯誤。根據圖3，可以得到一個載波周期內A、C繞組上得到的直流電壓平均值應為Uav = (UDC-2UIGBT) XD-(Uigbt+UDI0DE) Χ (I-D)經過變換，得到Uav = Udc X D- (Uigbt-Udiode) X D- (Uigbt+U_e)Ukbt和Udiqde表示IGBT和續流二極體的導通壓降。由於D很小，因此UdcXD與 UIGBT+UDI0DE相差不大，後者不能忽略，不然Uav與實際電壓相差較大，將會導致結果錯誤。但 是由於變頻器各個功率段功率器件的選擇各不相同，因此後者在各個功率段上的壓降值也 不同，再加上功率器件的不斷升級換代，壓降不斷降低，如果要精確處理，就需要在程序中建立對應表格，這樣就需要佔用更多的存儲空間。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種定子電阻參數的辨識方法，能夠消除IGBT 和續流二極體導通壓降的影響。本發明為解決上述技術問題所採取的技術方案為一種定子電阻參數的辨識方 法，其特徵在於它包括以下幾個步驟1)將處理器中的寄存器進行初始化，辨識標誌位清零；2)設定一個電流目標值和容差範圍，對母線上的直流電壓Udc做斬波處理，注入定 子電阻，設定周期Ts，電機採用星形接法；3)處理器對其中一相定子電阻的電流進行多點採樣，採樣點的個數不超過寄存器 的內存；4)採樣完畢後進行濾波，比例積分調節脈衝寬度t，使得電流在容差範圍內；5)計算電流平均值I，佔空比D = f，根據佔空比計算電壓平均值Uav = UdcXD ；6)記錄電流平均值和電壓平均值，辨識標誌位加1，改變電流目標值和容差範圍， 重新設定周期Ts ；7)判斷辨識標誌位的值是否為1，若是，則返回步驟3)，進行下一次電流的採樣； 若否，則採用兩點法計算定子電阻的阻值。按上述方案，所述的兩點法具體為辨識標誌位為0時記錄的電流平均值和電壓 平均值記為I1和Uavl，辨識標誌位為1時記錄的電流平均值和電壓平均值記為I2和Uav2，則
定子電阻的阻值民=a。本發明的工作原理為設定兩個繞組電流目標值，分兩次注入直流電，分別記錄其 電壓電流值，通過微分積分即可得到直流電阻值，IGBT和續流二極體的壓降在計算中相互 抵消，因此該方法消除了對器件的依賴性，適應性很強。推導如下Uavl = Udc X D1- (Uigbt-Udiode) X D1- (Uigbt+Udiode)Uav2 = Udc X D2- (Uigbt-Udiode) X D2- (Uigbt+Udiode)其中Uavl和Uav2表示一個載波周期內的直流電壓平均值，UD。表示直流母線電壓， D1和D2表示佔空比，Uigbt和Udiote表示IGBT和續流二極體的導通壓降。Uavl-Uav2 = Udc X (D1-D2) - (Uigbt-Udiode) X (D1-D2)由於(Uicbt-Udiqde) π π Udc,因此可以將後項忽略，有Uavl-Uav2 = UdcX (D1-D2)Rs-Rs=^
2/ι， 2/2最終定子電阻的計算公式為AI1-I2)本發明的有益效果為1、徹底消除了 IGBT和續流二極體導通壓降的影響；2、提高
4了辨識精度；3、提高了程序對硬體的適應性。


圖1為伏安法測試定子電阻示意2為變頻調速系統逆變部分示意3為IGBT和反並聯二極體導通壓降對電壓的影響圖4為兩點法流程圖
具體實施例方式圖4為兩點法流程圖，它包括以下幾個步驟1)將處理器中的寄存器進行初始化，辨識標誌位清零。2)設定一個電流目標值和容差範圍，對母線上的直流電壓Udc做斬波處理，注入定 子電阻，設定周期Tsl，電機採用星形接法，若為三角形接法則通過三角形與星形之間的轉 換，可以得到同樣的結果。3)處理器對定子電阻的電流進行256點採樣。4)採樣完畢後進行濾波，比例積分調節脈衝寬度、，使得電流在容差範圍內。5)計算電流平均值I1,由於佔空比A=f，因此計算得到電壓平均值Uavl =
1Sl
Udc X D1。6)記錄電流平均值I1和電壓平均值Uavl，辨識標誌位加1，改變電流目標值和容差 範圍。7)對母線上的直流電壓Udc做斬波處理，注入星形接法的定子電阻，設定 周期Ts2，進行第二次電流採樣，重複3)_5)步驟得到電流平均值I2和電壓平均值
Uav2=UDCxD2=UDCx>，其中込為第二次採樣的佔空比，t2為第二次比例積分調節脈衝
iSl寬度。8)採用兩點法計算定子電阻的阻值Rs。本實施例以22kW異步電機為例進行定子參數辨識實驗。實測值為0. 128歐姆，使 用常規直流伏安法測試為0. 142歐姆，使用本方法測試為0. 129歐姆。由此可見，使用兩點 法對電機定子電阻進行辨識，辨識結果與實測值非常接近，與常規直流伏安法相比，消除了 器件離散性影響，降低了對硬體的設計要求，適應性更強，同時無需增加硬體設備，是一種 低成本解決方案，頗具工程應用價值。
權利要求
一種定子電阻參數的辨識方法，其特徵在於它包括以下幾個步驟1)將處理器中的寄存器進行初始化，辨識標誌位清零；2)設定一個電流目標值和容差範圍，對母線上的直流電壓UDC做斬波處理，注入定子電阻，設定周期Ts，電機採用星形接法；3)處理器對其中一相定子電阻的電流進行多點採樣，採樣點的個數不超過寄存器的內存；4)採樣完畢後進行濾波，比例積分調節脈衝寬度t，使得電流在容差範圍內；5)計算電流平均值I，佔空比根據佔空比計算電壓平均值Uav＝UDC×D；6)記錄電流平均值和電壓平均值，辨識標誌位加1，改變電流目標值和容差範圍，重新設定周期Ts；7)判斷辨識標誌位的值是否為1，若是，則返回步驟3)，進行下一次電流的採樣；若否，則採用兩點法計算定子電阻的阻值。FDA0000026017330000011.tif
2.根據權利要求1所述的一種定子電阻參數的辨識方法，其特徵在於所述的兩點法 具體為辨識標誌位為0時記錄的電流平均值和電壓平均值記為I1和Uavl，辨識標誌位為1時記錄的電流平均值和電壓平均值記為I2和Uav2，則定子電阻的阻值民
全文摘要
本發明提供一種定子電阻參數的辨識方法，在普通的直流伏安法基礎上採用兩點法，設定兩個繞組電流目標值，分兩次注入直流電，分別記錄其電壓電流值，通過微分積分即可得到定子電阻值，IGBT和續流二極體的壓降在計算中相互抵消，提高了辨識精度，消除了對器件的依賴性，適應性很強。
文檔編號H02P21/14GK101969292SQ20101027826
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者康現偉, 王國強, 羅志剛 申請人:中冶南方(武漢)自動化有限公司