[發(fā)明專利]一種異步電動機矢量控制系統(tǒng)中的自整定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210168753.4
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102710207A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬鴻雁
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑工程學(xué)院
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
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• 代理人: 暫無信息

1.一種異步電動機矢量控制系統(tǒng)中的自整定方法，該方法采用磁路飽和時的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)自測試，其中磁路飽和時的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)自測試可分為以下兩步：

第1步、實施原理

鼠籠型異步電動機，轉(zhuǎn)子是短路的；繞線型異步電動機，用在變頻調(diào)速中，其轉(zhuǎn)子也是短路的；因此u_rα＝u_rβ＝0；則當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，ω_r＝0，則異步電動機α-β靜止坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型為：

pisαpisβpψrα′pψrβ′=-(Rs+Rr′)Lσ01Lστr00-(Rs+Rr′)Lσ01LστrRr′0-1τr′00Rr′0-1τr′isαisβψrα′ψrβ′+1Lσ001Lσ0000usαusβ---(1)]]>

式中：L_σ-定子漏電感，L_σ＝σL_s；

i_sα、i_sβ-定子電流的α、β軸分量；

u_sα、u_sβ-定子電壓的α、β軸分量；

-折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子磁鏈的α、β軸分量；

R_s-定子每相電阻；

-折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻，

-折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子磁鏈，

τ_r-轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，

-折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子時間常數(shù)。

則：Lσpisα=-(Rs+Rr′)isα+1τrψrα′+usαLσpisβ=-(Rs+Rr′)isβ+1τrψrβ′+usβpψrα′=Rr′isα-1τr′ψrα′pψrβ′=Rr′isβ-1τr′ψrβ′---(2)]]>

定子電壓(u_A、u_B、u_C)、定子電流(i_A、i_B、i_C)與α-β靜止坐標(biāo)系中定子電壓分量(u_sα、u_sβ)、定子電流分量(i_sα、i_sβ)的關(guān)系為：

uAuBuC=2310-1232-12-32usαusβ,]]>iAiBiC=2310-1232-12-32isαisβ---(3)]]>

式中：u_A、u_B、u_C-A、B、C三相定子電壓；

i_A、i_B、i_C-A、B、C三相定子電流。

根據(jù)(3)式可得：usα=32uAisα=32iA---(4)]]>

當(dāng)異步電動機定子電壓輸入方式只有一相輸入電壓為直流，如u_A＝u_d(t)，而u_B＝u_C＝0；根據(jù)坐標(biāo)變換可知此時α-β靜止坐標(biāo)系中，定子電壓分量(u_sα、u_sβ)為：

usα(t)=23ud(t)usβ(t)=0---(5)]]>

式中：u_d(t)-直流電壓。

這時，如果異步電動機靜止，ω_r＝0，在α-β靜止坐標(biāo)系，i_β(t)＝0；

第2步、磁路飽和時轉(zhuǎn)子時間常數(shù)自測試

(1)直流測試信號的選取

加入直流電壓信號后異步電動機定子電流i_sα的穩(wěn)態(tài)值為異步電動機額定電流的通過調(diào)節(jié)電壓型逆變器的輸出電壓確定定子電流穩(wěn)定于I_d；

(2)正弦電壓測試信號的選取

調(diào)節(jié)電壓型逆變器的輸出，在異步電動機定子繞組中產(chǎn)生幅值可調(diào)、頻率固定的正弦低頻電流信號；電流的幅值變化范圍為其額定值的0.5-4倍，頻率為5-10Hz；

(3)循環(huán)測試

向異步電動機定子回路施加正弦電流激勵i_sα＝I_sisinωt，記錄I_si的值；定子電流正半周期下降區(qū)內(nèi)等于穩(wěn)態(tài)值I_d時，將正弦電流激勵瞬間切換為直流電壓激勵；在直流電壓激勵下實時采樣定子電流i_sα，并記錄其與穩(wěn)態(tài)值I_d的最大偏差ΔI_si；以上過程重復(fù)多次，從而可獲得一組測試數(shù)據(jù)，即I_si，ΔI_si；

(4)死區(qū)時間補償

為了減少死區(qū)時間引起的定子電壓失真，采用了死區(qū)補償算法；當(dāng)定子電流i_A＞0時，由于死區(qū)時間的存在導(dǎo)致電壓型逆變器的輸出電壓降低；為了補償電壓降，需補償電壓值如式(6)：

Δu=2TdTVdc---(6)]]>

式中：T_d-死區(qū)時間；

T-調(diào)制波的周期；

-1≤V_dc≤1。

因此，逆變器輸出電壓補償值為2Δu；

(5)磁路飽和

當(dāng)磁路飽和后，繼續(xù)加大勵磁電流，進行測試；

(6)最小二乘法

切換時刻的電流為

I_d＝I_sisinωt＝I_sisin(π-θ_i)(7)

通過分析，式(8)可得：

y_i＝acosθ_i-bsinθ_i????(8)

式中：y_i＝ΔI_si/I_si；

a＝K?sinθ₀；

b＝K?cosθ₀；

θ₀-i_sα和的相位差。

參數(shù)a和b可通過最小二乘法獲得，轉(zhuǎn)子時間常數(shù)τ_r可由式(9)得出：

τr=1ωtanθ0---(9)]]>

式中：θ_i-相位角；

tanθ0=ab=(Σi=1nyicosθi)(Σi=1nsin2θi)-(Σi=1nyisinθi)(Σi=1nsinθicosθi)(Σi=1nyicosθi)(Σi=1nsinθicosθi)-(Σi=1nyisinθi)(Σi=1ncos2θi).]]>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述正弦電流激勵為正弦輸入電壓。