一種異步電機互感參數辨識方法和裝置製造方法
2023-05-09 10:12:36 1
一種異步電機互感參數辨識方法和裝置製造方法【專利摘要】本發明實施例公開了一種異步電機互感參數辨識方法和裝置。其中方法包括：利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值；計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機當前的互感值。可見本發明的技術方案能夠實時地且準確地測試互感值，且整個計算過程複雜度低，能夠滿足電機的實際應用需求。【專利說明】一種異步電機互感參數辨識方法和裝置【
技術領域：
】[0001]本發明涉及電力領域，特別是涉及一種異步電機互感參數辨識方法和裝置。【
背景技術：
】[0002]交流電機特別是異步電機由於具有結構簡單、製造方便、價格低廉、運行可靠、可用於較惡劣的環境等優點，已經廣泛應用於各類生產機械和生活機械中。隨著異步電機的廣泛應用，其控制方法也在不斷發展，目前最常用的控制方法是基於轉子磁鏈定向的矢量控制方法，它通過坐標變化將給定子電流信號進行解耦，得到勵磁電流和轉矩電流，並對這兩個信號分別加以控制，使異步電機獲得媲美於直流調速系統的性能。矢量控制方法的關鍵在於對磁場進行正確的定位，而正確定位必須依賴於電機的物理參數來完成解耦控制，因此，準確地辨識電機參數是矢量控制發揮其優勢的先決條件。[0003]電機參數包含定子電阻、轉子電阻、定子漏感、轉子漏感、互感等，其中，互感參數容易受到電機應用環境的影響而發生變化，因此，在電機的實際應用中，對互感參數的準確辨識尤為重要。目前，最常被採用的異步電機互感辨識方法是轉子空載試驗，空載試驗顧名思義需要將電機負載拆卸掉，此時電機轉速基本上接近同步轉速，轉差率約為零，電機的等效迴路為單迴路電路，電機轉子迴路相當於開路，等到轉速穩定之後，對採集到的電流與電壓進行傅立葉變換可以辨識互感參數。由於這種方法需要空載，在計算過程中還需要提前得到漏感值。因此，這種辨識方法具有兩方面的缺陷，第一方面是其難以在工業場合中廣泛應用，計算過程比較複雜耗時耗力；第二方面是無法辨識電機工作過程中的互感值。【
發明內容】[0004]為了解決上述技術問題，本發明提出了一種異步電機互感參數辨識方法和裝置，在電機正常運行下，根據轉子磁鏈電壓模型的磁鏈實際幅值與磁鏈給定幅值之間的差值信號來辨識電機的互感值，該方案的計算複雜度低且能夠可實時測試互感參數，滿足電機的實際應用需求。[0005]本發明提供以下技術方案:[0006]第一方面，本發明提供了一種異步電機互感參數辨識方法，所述方法包括:[0007]利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值；[0008]計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機當前的互感值。[0009]可選的，所述利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值，包括:[0010]測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；[0011]檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；[0012]根據轉子磁鏈電壓模型的數學公式分別計算αβ軸上的轉子磁鏈分量，再根據所述轉子磁鏈分量計算轉子磁鏈實際幅值。[0013]可選的，所述測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量,包括:[0014]利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流；或者，採用DC總線單電阻電流採樣的方式來檢測三相定子實際電流；[0015]利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。[0016]可選的，所述檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量，包括:[0017]利用定子電壓的重構方法計算得到三相定子實際電壓；[0018]利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。[0019]可選的，所述計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機的當前互感參數，包括:[0020]對所述轉子磁鏈實際幅值和轉子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；[0021]利用比例積分調節器對所述差值做調節處理得到調解值；[0022]計算所述調解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。[0023]第二方面，本發明提供了一種異步電機互感參數辨識裝置，所述裝置包括:[0024]轉子磁鏈實際幅值計算單元，用於利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值；[0025]互感參數計算單元，用於計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機當前的互感值。[0026]可選的，所述轉子磁鏈實際幅值計算單元，包括:[0027]電流測量模塊，用於測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；[0028]電壓測量模塊，用於測量電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；[0029]幅值計算模塊，用於根據轉子磁鏈電壓模型的數學公式分別計算αβ軸上的轉子磁鏈分量，再根據所述轉子磁鏈分量計算轉子磁鏈實際幅值。[0030]可選的，所述電流測量模塊，包括:[0031]實際電流測量子模塊，用於利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流；或者，採用DC總線單電阻電流採樣的方式來檢測三相定子實際電流；[0032]第一坐標變換子模塊，用於利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。[0033]可選的，所述電壓測量模塊，包括:[0034]實際電壓測量子模塊，用於利用定子電壓的重構方法計算得到三相定子實際電壓；[0035]第二坐標變換子模塊，用於利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。[0036]可選的,所述互感參數計算單元,包括:[0037]差值計算模塊，用於對所述轉子磁鏈實際幅值和轉子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；[0038]調節處理模塊，用於利用比例積分調節器對所述差值做調節處理得到調解值；[0039]互感計算模塊，用於計算所述調解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。[0040]本發明提供的上述技術方案，在矢量控制系統正常控制電機的過程中，先利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值；再計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機當前的互感值。這種辨識互感參數的方式，能夠實時性地測試準確地參數值，且整個過程計算複雜度低，能夠滿足電機的實際應用需求。【專利附圖】【附圖說明】[0041]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[0042]圖1為本發明揭示的異步電機互感參數辨識方法實施例1的流程圖；[0043]圖2為本發明揭示的轉子磁場定向矢量控制系統結構圖；[0044]圖3為本發明揭示的互感參數辨識原理框圖；[0045]圖4為本發明揭示的異步電機互感參數辨識裝置實施例1的結構圖。【具體實施方式】[0046]為了使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。[0047]實施例一[0048]參閱圖1，示出的本發明實施例異步電機互感參數辨識方法實施例1的流程圖，該方法包括:[0049]步驟101:利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值。[0050]本實施例的技術方案是在矢量控制系統的基礎上實現的，為了清楚地描述技術方案，首先對異步電機和矢量控制系統進行解釋說明。[0051]電機是指把電能轉化為機械能的一種設備，它包括固定部分、旋轉部分和其他附件(如端蓋、軸承、軸承端蓋、風扇等)；其中，固定部分稱為定子(stator)，旋轉部分稱為轉子(ratOr)。電機是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場並作用於轉子(如鼠籠式型閉合鋁框、繞線型線圈)形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按照使用電壓的不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者異步電機。目前，市場上應用最廣泛的就是異步電機。[0052]矢量控制系統的工作原理是通過測試和控制異步電機定子電流矢量，根據磁場定向原理，將定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量(勵磁電流)和產生轉矩的電流分量(轉矩電流)，分別控制這兩個分量的幅值和相位，即實現控制定子電流矢量。[0053]下面以具體的轉子磁場定向矢量控制系統為例，對本實施例的實現場景進行解釋說明。參與圖2，示出的轉子磁場定向矢量控制系統結構圖。[0054]在圖2中，ASR(AdjustableSpeedRegulator)為轉速調節器，ACMR(AdjustabIeCurrentofMagneticRegulator)為定子電流勵磁分量調節器,ACTR(AdjustableCurrentofTorqueRegulator)為定子電流轉矩分量調節器。轉速調節器是用於調節定子電流的轉矩分量，以抵消轉子磁鏈變化以及負載轉矩的變化對轉速帶來的波動，最後達到平衡時，電機轉子實際轉速ω等於轉子給定轉速電磁轉矩I；等於負載轉矩I。根據ASR調節原理可知給定電磁轉矩I:為:[0055]【權利要求】1.一種異步電機互感參數辨識方法，其特徵在於，所述方法包括:利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值；計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機當前的互感值。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值，包括:測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；根據轉子磁鏈電壓模型的數學公式分別計算αβ軸上的轉子磁鏈分量，再根據所述轉子磁鏈分量計算轉子磁鏈實際幅值。3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量，包括:利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流，或者，採用DC總線單電阻電流採樣的方式來檢測三相定子實際電流；利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量，包括:利用定子電壓的重構方法計算得到三相定子實際電壓；利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機當前的互感值，包括:對所述轉子磁鏈實際幅值和轉子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；利用比例積分調節器對所述差值做調節處理得到調解值；計算所述調解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。6.一種異步電機互感參數辨識裝置，其特徵在於，所述裝置包括:轉子磁鏈實際幅值計算單元，用於利用轉子磁鏈電壓模型計算電機的轉子磁鏈實際幅值；互感參數計算單元，用於計算所述轉子磁鏈實際幅值與轉子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調節處理，得到電機的當前互感值。7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述轉子磁鏈實際幅值計算單元，包括:電流測量模塊，用於測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；電壓測量模塊，用於測量電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；幅值計算模塊，用於根據轉子磁鏈電壓模型的數學公式分別計算αβ軸上的轉子磁鏈分量，再根據所述轉子磁鏈分量計算轉子磁鏈實際幅值。8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述電流測量模塊，包括:實際電流測量子模塊，用於利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流；或者，採用DC總線單電阻電流採樣的方式來檢測三相定子實際電流；第一坐標變換子模塊，用於利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。9.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述電壓測量模塊，包括:實際電壓測量子模塊，用於利用定子電壓的重構方法計算得到三相定子實際電壓；第二坐標變換子模塊，用於利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。10.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述互感參數計算單元，包括:差值計算模塊，用於對所述轉子磁鏈實際幅值和轉子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；調節處理模塊，用於利用比例積分調節器對所述差值做調節處理得到調解值；互感計算模塊，用於計算所述調解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。【文檔編號】H02P21/14GK103986396SQ201410208366【公開日】2014年8月13日申請日期:2014年5月16日優先權日:2014年5月16日【發明者】劉可安,尚敬,梅文慶,劉勇,張少雲,黃佳德,江平申請人:南車株洲電力機車研究所有限公司