[發明專利]一種適用于軌道交通牽引電機參數在線辨識的方法

有效

• 申請號: 201811016502.8
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109327171B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳杰;唐敬;劉志剛;邱瑞昌;倪瑞政;李庭;王輝
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/16
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發明屬于電力電子與電力傳動及新能源技術領域，涉及一種適用于軌道交通牽引電機參數在線辨識的方法。為了解決電機參數辨識不準確問題，進行相應的定子電阻、轉子電阻、轉子漏感和勵磁電感參數在線補償，并利用離線的單相交流試驗和空載試驗測得參數在線補償所需補償系數。利用電機溫度在線補償定、轉子電阻。利用轉差頻率和電機溫度在線補償轉子電阻和轉子漏感。利用勵磁電流在線補償勵磁電感。采用本發明所述方法獲得電機參數，為矢量控制和直接轉矩控制提供基礎，解決了由于電機參數變化導致輸出轉矩不準確的問題，保證了電機系統穩定準確的動態響應。

技術領域

本發明屬于電力電子與電力傳動及新能源技術領域，涉及一種適用于軌道交通牽引電機參數在線辨識的方法。

背景技術

在現代電機變頻調速技術中，矢量控制和直接轉矩控制是兩種主要的電機控制方法；不論是矢量控制中勵磁電流與轉矩電流的解耦；還是直接轉矩控制中磁鏈的觀測，都依賴于準確的電機參數。在電機實際運行的過程中，電阻溫度變化導致電機電阻發生變化，集膚效應導致轉子側參數變化，磁飽和導致勵磁電感變化。由于以上問題的存在，很難保證在動態過程中對電流解耦和觀測磁鏈，從而影響電機系統的控制效果和運行性能。傳統的辨識方法有空載試驗和堵轉試驗，但是以上方法屬于離線辨識方法，無法解決在線參數辨識的問題。針對參數辨識的問題，主要有兩種電機參數辨識的方法：參數離線辨識和參數在線辨識。

1.參數離線辨識。在電動機運行之前，變頻器執行一套用于檢測電動機參數的自動程序，對電動機施加特定波形的激勵，一般保持電動機處于靜止狀態，檢測電動機的響應以辨識電動機的參數，并將變頻器中的電機參數設置好，稱為參數離線辨識。

2.參數在線辨識。由工況變化引起的電動機參數改變是緩慢的，因而對電動機的參數進行實時在線辨識，然后及時校準控制器中的電動機參數。

發明內容

本發明公開一種適用于軌道交通牽引電機參數在線辨識的方法，對定、轉子電阻、轉子漏感、勵磁電感進行辨識。基于溫度與電阻之間的線性關系，利用電機溫度在線補償定、轉子電阻；基于集膚效應，利用轉差頻率和溫度進一步補償轉子電阻和轉子漏感；基于磁飽和效應，利用勵磁電流在線補償勵磁電感，從而獲得電機參數，為矢量控制和直接轉矩控制提供基礎，解決了由于電機參數變化導致輸出轉矩不準確的問題，保證了電機系統穩定準確的動態響應。具體技術方案如下：

一種適用于軌道交通牽引電機參數在線辨識的方法，包括以下步驟：

A、利用離線的單相交流試驗獲得不同轉差頻率f_slip、不同的電機轉子溫度情況下的離線交流轉子電阻和離線交流轉子漏感(注：此處“交流”表示考慮了集膚效應的轉子側阻抗；反之，“直流”表示未考慮集膚效應的轉子側阻抗)；

B、利用離線的空載實驗獲得不同勵磁電流I_m下的離線勵磁電感L_m，即磁飽和曲線；

C、基于定、轉子電阻參數與電機溫度之間的線性關系，利用電機溫度對T₀溫度下的定子電阻R_s0和初始直流轉子電阻在線補償，得到在線補償后的定子電阻和補償后的直流轉子電阻

D、基于集膚效應導致交流轉子電阻和轉子漏感變化的特點，一方面利用不同轉差頻率f_slip和電機轉子溫度下的交流轉子漏感變化系數k_lr在線補償直流轉子漏感得到補償后的交流轉子漏感另一方面在上述補償后的直流轉子電阻的基礎上，進一步根據不同轉差頻率f_slip和電機轉子溫度下的交流轉子電阻變化系數k_rr得到補償后的交流轉子電阻

E、基于磁飽和原理，利用勵磁電流I_m在線補償離線勵磁電感L_m，得到補償后的勵磁電感

在上述技術方案的基礎上，步驟A的具體步驟如下：