[發明專利]異步電機轉子時間常數在線識別系統及方法

有效

• 申請號: 201210499243.5
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN102983807A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 何俊輝
• 申請（專利權）人: 深圳市匯川技術股份有限公司;蘇州匯川技術有限公司;蘇州默納克控制技術有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

技術領域

本發明涉及電機控制領域，更具體地說，涉及一種異步電機轉子參數在線識別系統及方法。

背景技術

在異步電機的轉子磁場定向控制中，若要實現轉矩電流和勵磁電流的正確分解，必須得到準確的轉子時間常數。通過離線辨識可以準確測量到電機的電感和轉子電阻，從而計算得到高精度的轉子時間常數。然而在實際應用中，異步電機拖動負載運行時電機自身會產生熱量，引起電機轉子電阻溫度升高，使得電機轉子電阻發生變化。這種情況下如不對電機轉子時間常數進行在線校正，轉矩電流和勵磁電流將不能得到正確分解，直接影響異步機轉矩控制的精度。因此有必要在線實時對轉子時間常數進行辨識和更新。

已有轉子電阻在線辨識都基于磁通觀測實現，即通過對比當前控制量與磁通觀測量之間的差異進行轉子時間常數增益的計算。雖然磁通觀測方案有所差異，但是磁通觀測的輸入參數通常包括電機端電壓、電流、電機電感和定子電阻。

由于定子電阻也具有隨電機繞組溫度升高而變化的特點，從而影響磁通估計的準確性，因此基于磁通觀測的時間常數在線辨識方案很難得到高精度的轉子時間常數。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對上述定子電阻阻值因溫度升高而變化并影響電機控制精度的問題，提供一種異步電機轉子時間常數在線識別系統及方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案是，提供一種異步電機轉子時間常數在線識別系統，包括分解角度計算單元、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間常數計算單元，其中：所述分解角度計算單元，用于從被控電機的勵磁電流指令和轉矩電流指令獲得勵磁電流和轉矩電流，并根據所述勵磁電流和轉矩電流獲得分解角度；所述前饋電壓分解單元，用于根據勵磁電流和轉矩電流計算前饋電壓并使用分解角度對所述前饋電壓進行分解計算；所述反饋電壓采樣單元，用于采樣被控電機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反饋電壓進行分解計算；所述時間常數計算單元，用于對所述前饋電壓的分解結果和反饋電壓的分解結果之差進行積分計算獲得轉子時間常數的增益系數，并使用所述轉子時間常數的增益系數更新轉子時間常數。

在本發明所述的異步電機轉子時間常數在線識別系統中，所述分解角度計算單元通過以下公式計算分解角度Φ：Φ=arctan(Id*/Iq*)，其中Id*為勵磁電流，Iq*為轉矩電流。

在本發明所述的異步電機轉子時間常數在線識別系統中，所述前饋電壓分解單元通過以下公式計算前饋電壓Vd*：

Vd*=Rs×id*-We×σLs×Iq*；

通過以下公式計算前饋電壓Vd*的分解結果：

Vd*′=-We×λq′；

其中λq′＝σLs×Iq*cosΦ+λd*×sinΦ，λd*=Lm×Id*，σ=1–Ls×Lr/（Lm×Lm），σLs=Lm–Ls×Lr/Lm，We、Rs、σ、Lm、Ls、Lr分別為被控電機的磁場同步角速度、定子電阻、漏感系數、互感、定子電感、轉子電感。

在本發明所述的異步電機轉子時間常數在線識別系統中，所述反饋電壓采樣單元通過采樣異步電機輸出端的三相電壓并對所述三相電壓進行旋轉變換獲得電機輸出電壓的D軸分量Vd和Q軸分量Vq；所述反饋電壓分解單元通過以下公式計算反饋電壓的分解結果：Vd′=cosΦ×Vd–sinΦ×Vq。

在本發明所述的異步電機轉子時間常數在線識別系統中，所述時間常數計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同步頻率是否高于額定頻率或或低于第一預設值；所述第二判斷子單元用于判斷轉矩勵磁電流比是否小于第二預設值；所述時間常數計算單元在所述同步頻率高于額定頻率、低于第一預設值或轉矩勵磁電流比小于第二預設值時使積分輸入為零、否則將所述前饋電壓的分解結果和反饋電壓的分解結果之差作為積分輸入進行積分計算獲得轉子時間常數的增益系數。

本發明還提供一種異步電機轉子時間常數在線識別方法，包括以下步驟：

（a）從被控電機的勵磁電流指令和轉矩電流指令獲得勵磁電流和轉矩電流，并根據所述勵磁電流和轉矩電流獲得分解角度及前饋電壓；

（b）采樣被控電機的輸出端獲得反饋電壓；

（c）使用所述分解角度分別對前饋電壓和反饋電壓進行分解計算；

（d）對所述前饋電壓的分解結果和反饋電壓的分解結果之差進行積分計算獲得轉子時間常數的增益系數，并使用所述轉子時間常數的增益系數更新轉子時間常數。