[發明專利]一種用級聯型高壓變頻器離線辨識電機參數的方法

有效

• 申請號: 201710171364.X
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107037359B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 陳偉;李興鶴;張震宇;曾彥能
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海辛格林納新時達電機有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 上海華祺知識產權代理事務所(普通合伙) 31247
• 代理人: 劉衛宇

本發明公開了一種用級聯型高壓變頻器離線辨識電機參數的方法，該高壓變頻器的每相橋臂由n個功率單元串聯組成，其中，n為大于等于3的整數；所述的用高壓變頻器離線辨識電機參數的方法包括向所述電機施加直流信號或交流信號的步驟，其中，在向電機施加直流信號或交流信號之前，將每相橋臂的n個功率單元中的至少一個功率單元旁路。本發明能有效地減小功率器件非線性所引起的誤差，提高電機參數的辨識精度。

技術領域

本發明涉及一種用級聯型高壓變頻器辨識電機參數的方法。

背景技術

電機參數的離線辨識主要是通過變頻器往電機繞組中注入直流信號或交流信號，并通過變頻器采樣電機電流和變頻器輸出電壓信號，進行相應的運算處理來獲得電機的模型參數。這些電機參數包括電機定子電阻、電機電感值、電機轉子電阻、定子轉子間的互感等。

對電機定子電阻的辨識通常采用直流伏安法測得，通過電流控制技術，在電機任意兩相繞組之間通以低壓直流電，同時保持第3相電流為0。圖1示出了低壓變頻器的電壓型PWM逆變器與異步電機IM的連接示意圖。如圖1所示，通過電流閉環控制分別朝AB、AC和BC相中的任意兩相注入直流電流，并保持另外一相電流為0。此時，電機內部不會產生旋轉磁場，電機將處于靜止狀態。根據電機電流和變頻器的輸出電壓，可計算得到電機相電阻為：

式中，U_T、I_T分別為測量繞組上的直流電壓和繞組中通過的直流電流。

由于采用PWM調制方式，變頻器的輸出電壓為一串占空比變化的電壓脈沖。其輸出電壓一般不通過傳感器檢測，而是通過三相占空比和母線電壓重構得到。由于變頻器的逆變器的開關器件的非線性，加在電機繞組兩端的實際電壓值與逆變器的理論輸出電壓值存在誤差。圖2示出了在1個PWM周期內的變頻器的實際輸出電壓波形和理論輸出電壓波形。圖中，U_ab為電機A相和B相繞組間電壓；Ts為1個PWM周期。根據圖2可知，電機繞組兩端的實際電壓U_real為

U_real＝(U_dc-2U_I)D′-(U_I+U_D)(1-D′) (2)

式中：U_dc為直流母線電壓；U_I為構成逆變器的開關器件的絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)的飽和導通壓降；U_D為反并聯二極管導通壓降；D′為實際占空比，如果PWM脈寬給定值為t，則D′＝(t+t_{d_off}-t_{d_on})/T_s，t_{d_on}為IGBT導通延遲時間，t_{d_off}為IGBT關斷延遲時間。

對電機電感值的辨識一般采用注入交流電流(或電壓)的方式，例如在異步電機漏感辨識中，可以直接在電機定子繞組兩端注入正弦電流，使得ωL_mR_s，ω為注入角頻率，L_m為互感，R_r為轉子電阻。

根據圖3所示的異步電機T型等效電路，當ωL_mR_r時，勵磁支路可忽略。此時電機輸入阻抗為

其中R_s為定子電阻，R_r為轉子電阻，L_1σ為漏感。

死區效應對于電壓虛部的影響可以忽略，漏感可直接根據下式計算得到

L_1σ＝U_Im/(ωI_A) (4)