[發明專利]一種基于無功功率的感應電機轉子磁場相位在線校正方法

有效

• 申請號: 201310375388.9
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103475295A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 趙云;宋阿妮;李葉松
• 申請（專利權）人: 武漢華中數控股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于機電一體化的電機控制技術領域，更具體地，涉及一種基于無功功率的感應電機轉子磁場相位在線校正方法。

背景技術

交流感應電機高速化驅動系統的工作原理是基于轉子磁場的定向控制，因此磁場相位的準確獲取是實現磁場與力矩解耦控制的基礎。對于感應電機而言，轉子磁場是通過定、轉子電流感應產生的，磁場方向的確定通常需要建立相應的磁鏈觀測器，磁場相位觀測的準確性依賴于觀測器中使用的電機參數是否準確。在間接轉子磁場定向控制方案中，采用電流模型計算轉子磁場相位，轉子電氣時間常數是否準確對磁場相位觀測影響很大。

然而，當感應電機在較寬的頻率范圍運行時，其電感參數會隨著磁場的調節而變化，其電阻參數也會隨著電機繞組溫度的變化而改變，在此情況下，交流感應電機轉子電氣時間常數易受到電機磁場和電機溫度變化的影響。若電流模型中采用的轉子電氣時間常數觀測值無法實時跟隨真實的轉子電氣時間常數的變化，會導致磁場相位計算產生偏差，進而對交流感應電機驅動系統的控制性能產生直接的不利影響。相應地，在電機控制技術領域中存在著以下的技術需求，即尋找一種新型的轉子電氣時間常數檢測方式，并在不易受到電機參數影響的情形下實現對感應電機轉子磁場相位的準確計算及實時校正過程。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或技術需求，本發明提供了一種基于無功功率的感應電機轉子磁場相位在線校正方法，其中通過對影響轉子磁場相位觀測準確性的主要因素進行研究和分析，相應采用無功功率作為衡量指標來判斷所觀測的磁場位置與實際磁場位置是否發生偏離，進而執行在線搜索及調整轉子電氣時間常數，由此能夠以高效率、便于操作的方式實現對轉子磁場相位更為精確的計算及實時校正，并對電機參數尤其是電阻參數的變化具備很強的魯棒性。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種基于無功功率的感應電機轉子磁場相位在線校正方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

（a）對待檢測的交流感應電機驅動系統執行采樣，并獲得包括電壓矢量電流矢量和電機同步電角速度ω_e在內的系統狀態變量信息；

（b）當驅動系統處于穩態運行時，根據步驟（a）所獲得的系統狀態變量信息來計算此時的無功功率偏差Q_err；

（c）將計算出的無功功率偏差Q_err與設定的無功功率偏差閾值Q_err0相比較，并當無功功率偏差Q_err超出所設定的偏差閾值Q_err0時，執行以下過程：

（c1）根據預設的搜索步長參考值ΔT_r0，將搜索步長ΔT_r初始化為ΔT_r0/m，其中m被賦值為2～4，然后啟動搜索；

（c2）在搜素過程中，實時判斷連續兩次所計算出的無功功率偏差Q_err是否更接近于0：若是，則轉步驟（c3）；若否，則轉步驟（c4）：

（c3）將搜索步長賦值為ΔT_r=ΔT_r+ΔT_r0/n，其中n被賦值為4～8，繼續執行搜索，然后轉至步驟（d）；

（c4）將搜索步長賦值為ΔT_r=-ΔT_r0/m，繼續執行反向搜索，然后轉至步驟（d）；

（d）利用步驟（c）所確定的搜索步長來計算和實時調整轉子電氣時間常數觀測值由此實現感應電機轉子的磁場相位在線校正過程。

作為進一步優選地，所述m等于2，n等于8。

作為進一步優選地，所述預設的搜索步長參考值ΔT_r0優選被設定為轉子電氣時間常數初始辨識值的10%。

總體而言，按照本發明的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：

1、通過采用無功功率作為衡量指標，在磁場相位在線校正過程中對電機參數具備較低的依賴性，尤其對電阻參數的變化具備很強的魯棒性，實踐測試表明，能夠以高效率、便于操作的方式實現對轉子磁場相位高精確的計算及實時校正；

2、由于在電機的實際運行過程中，其轉子電氣時間常數的變化范圍易于預知且相對于初始辨識值的變化不會太大，因此按照本發明的在線校正方法能夠保證其尋優的收斂速度；