[發明專利]一種異步電機電感參數在線辨識方法

有效

• 申請號: 201911361133.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111030535B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 梅柏杉;劉濤;李曉華;孫改平
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H02P21/16
• 分類號: H02P21/16
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種異步電機電感參數在線辨識方法，包括步驟：1)根據d?q同步旋轉坐標下的電流和電壓信號，基于負載角補償校正進行轉子磁場準確定向；2)在轉子磁場準確定向條件下對定子d軸磁鏈進行閉環調節；3)在轉子磁場準確定向和定子d軸磁鏈閉環調節的條件下，對定子電感參數進行在線辨識；4)在轉子磁場準確定向和定子d軸磁鏈閉環調節的條件下，對漏磁系數進行在線辨識，并將漏磁系數在線辨識的結果反饋至轉子磁場準確定向中。與現有技術相比，本發明無需引入復雜冗繁費時費資源的算法，也無需專門的硬件支持，能夠對定子電感和漏磁系數進行快捷準確的在線辨識，確保矢量控制系統所需電感參數的實時準確性。

技術領域

本發明涉及異步電機控制技術領域，尤其是涉及一種異步電機電感參數在線辨識方法。

背景技術

異步電機變頻調速轉子磁場定向矢量控制可以將異步電機固有的非線性機械特性改造成與直流電機相似的線性機械特性，而且電流與磁鏈之間完全解耦，具備了達到直流電機調速控制優良性能的基本條件。因而轉子磁場定向是異步電機矢量控制中最值得深入研究和完善的控制技術。但是在轉子磁場定向矢量控制技術的幾十年發展歷程中，由于受到電機轉子電阻Rr和時間常數Tr隨運行狀態與溫度不同而大幅度變化的影響，使轉子磁場定向難以準確，成為阻礙高性能變頻調速技術發展一直懸而未決的難題。現有技術研究解決這個問題的方法和途徑主要有兩類：

1、采用各種不同方法建立轉子磁鏈的數學模型，對轉子磁鏈進行反饋閉環控制。再用非常復雜的參數辨識算法(模糊邏輯算法、神經網絡算法、蟻群算法、遺傳算法等，這些算法還遠不成熟)，對模型中的轉子電阻Rr和時間常數Tr進行離線或在線辨識修正。這類方法顯而易見的缺點是大大增加了控制系統的復雜性，甚至有可能對控制系統的穩定性、可靠性、快速性和準確性帶來嚴重的負面效果。

2、采用各種不同的磁通觀測技術，諸如全階狀態觀測器、滑模觀測器、卡爾曼濾波器、模型參考觀測器……等等，都還存在各種各樣的問題，目前還處于研究實驗階段，實際用于交流電機的磁通準確觀測還有較大距離。

異步電機的電感和漏磁系數是高性能變頻調速矢量控制必不可缺的重要參數，常采用離線參數測試或在線參數辨識方法獲得。離線參數測試主要包括電機堵轉試驗法、空載試驗法和注入信號測試法等。由于離線測試的工作量大，準確性不高，且電機的工作狀態與實際運行狀態差別較大，所測試的參數難以滿足控制系統的要求。目前在線參數辨識法主要包括擴展卡爾曼濾波法、模型參考自適應法、改進型最小二乘法和智能算法如神經網絡算法、遺傳算法、蟻群算法等等。這些方法，實際用于交流電機的電感參數準確觀測都還遠不成熟。其顯而易見的缺點是大大增加了控制系統的復雜性，甚至有可能對控制系統的穩定性，可靠性，快速性和準確性帶來嚴重的負面效果。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種異步電機電感參數在線辨識方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種異步電機電感參數在線辨識方法，包括如下步驟：

S1、根據d-q同步旋轉坐標下的電流和電壓信號，基于負載角補償校正進行轉子磁場準確定向。具體地：

利用d-q同步旋轉坐標下的電流和電壓信號，構造一種不含定子電阻R_r和轉子電阻R_r的負載角θ的參考模型，表達式為：

其中：

σ為電機的漏磁系數，其計算式為：