[發明專利]一種感應電機轉子時間常數辨識方法

有效

• 申請號: 201711291386.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107896079B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 賀虎成;牛春光;柳彥釗;王文婷;師磊;劉洽;孫磊
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/16
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

本發明公開了一種感應電機轉子時間常數辨識方法，包括步驟：一、構造感應電機的轉子磁鏈ESO模型；二、構造感應電機的電流模型；三、用Popov超穩定性定理推導自適應律；四、感應電機轉子時間常數的確定：以轉子磁鏈ESO模型為參考模型，以電流模型為可調模型，在自適應律作用下，估算出轉子時間常數倒數并送入電流模型，實時調整電流模型輸出磁鏈值，使電流模型輸出磁鏈值跟上轉子磁鏈ESO模型磁鏈輸出，當轉子磁鏈ESO模型和電流模型輸出轉子磁鏈值相等時，將輸出值確定為感應電機轉子時間常數。本發明轉子時間常數辨識準確，能提高感應電機矢量控制系統磁場定向和速度跟蹤的精度，對電機負載擾動魯棒性強，電機轉速跟蹤精度高。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，具體涉及一種感應電機轉子時間常數辨識方法。

背景技術

矢量控制技術可以實現轉矩與勵磁的解耦控制，使交流電機達到類似直流電機的調速性能。在矢量控制系統中，準確的磁場定向必不可少，而影響磁場定向的一個重要因素就是轉子參數的準確性。電機長時間工作時，轉子電阻會隨溫度升高而增大，變化量最大能達到50％以上，轉子電感值會隨磁飽和狀態而發生變化，其變化值與磁飽和程度為一種非線性關系，因此轉子時間常數會隨電機工作狀態發生變化。當轉子時間常數與實際值偏離較大時，會導致磁場定向不準，進而造成勵磁與轉矩解耦不徹底，不但會使電機偏離最佳穩態工作點，穩態性能下降，還會使電機的動態性能下降，甚至引起電機劇烈振蕩。因此，實現精確的矢量控制技術的前提是對轉子時間常數的準確辨識。

轉子時間常數的辨識方法有很多種，其中包括最小二乘法、卡爾曼濾波器法、模型參考自適應法及人工智能技術等方法。模型參考自適應法(MRAS)由于算法簡單、估算精度高，業內對該方法的研究也相對成熟，因此在近年來應用最為廣泛。傳統MRAS系統中，選取與轉子時間常數無關的電壓模型方程作為參考模型，與轉子時間常數相關的電流模型作為可調模型，兩模型輸出轉子磁鏈差值構成自適應律，實現轉子時間常數的估算。電壓模型中包含純積分環節，在估算轉速的過程中會引入積分漂移及直流偏置問題，導致系統在低速段辨識效果不理想，且影響觀測的精確性和系統的穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種感應電機轉子時間常數辨識方法，其方法步驟簡單，轉子時間常數辨識準確，能夠提高感應電機矢量控制系統磁場定向和速度跟蹤的精度，對電機負載擾動魯棒性強，電機轉速跟蹤精度高，實用性強，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種感應電機轉子時間常數辨識方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、構造感應電機的轉子磁鏈ESO模型；

步驟二、構造感應電機的電流模型；

步驟三、用Popov超穩定性定理推導自適應律；

步驟四、感應電機轉子時間常數的確定：以步驟一中構造的轉子磁鏈ESO模型為參考模型，以步驟二中構造的電流模型為可調模型，在步驟三中推導出的自適應律的作用下，估算出轉子時間常數倒數并送入步驟二中構造的電流模型，實時調整電流模型輸出的磁鏈值，使電流模型輸出的磁鏈值跟上轉子磁鏈ESO模型的磁鏈輸出，當轉子磁鏈ESO模型和電流模型輸出轉子磁鏈值相等時，將輸出值確定為感應電機轉子時間常數。

上述的一種感應電機轉子時間常數辨識方法，其特征在于：步驟一中構造感應電機的轉子磁鏈ESO模型的具體過程為：

步驟101、在兩相靜止坐標系下，將感應電機的定子電流和轉子磁鏈作為狀態變量，構造感應電機的狀態方程為：