[發明專利]一種基于電流與振動信號的感應電機轉速與轉矩辨識方法

在審

• 申請號: 202210814812.4
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115051612A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 劉志亮;凌云飛;左明健
• 申請（專利權）人: 青島明思為科技有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/20;H02P25/02
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 溫利平

1.一種基于電流與振動信號的感應電機轉速與轉矩辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、采集感應電機的單相定子電流信號、電機殼體徑向振動加速度信號以及電機銘牌信息，其中，電機銘牌信息包括電機極對數p、額定功率P_r以及額定轉速N_r；

以相同的采樣頻率f_sam和采集時長t采集單相定子電流信號與徑向振動信號，其中，單相定子電流信號記為I(n)，徑向振動信號記為v(n)，n＝1,2,…,N；其中，N為總采樣點數，N＝f_sam*t；

(2)、提取電流特征信號并進行穩態辨識；

(2.1)、計算I(n)的均方根，得到電流有效值I_rms；

(2.2)、判斷I_rms是否大于電機給定的最小工作電流，如果小于，則認為電機處于停機狀態，丟棄I_rms，返回步驟(1)；否則，進入步驟(2.3)；

(2.3)、對I(n)進行FFT變換；

其中，f表示頻率；

(2.4)、搜索頻譜FFT_I(f)上的最大值，記為FFT_I(f₁)，f₁為最大值對應的頻率；將f₁作為電機的供電頻率，最后計算電機的同步轉頻p為電機極對數；

(2.5)、判斷同步轉頻f_s是否大于電流鉗的最小工作頻率，如果小于，則返回步驟(1)；否則，進入步驟(3)；

(3)、通過振動信號頻率校正計算電機轉速；

(3.1)、對v(n)進行FFT變換；

(3.2)、在頻譜FFT_v(f)上，搜索頻率范圍為(0.9f_s～f_s)內的最大值，記為FFT_v(f_r)，f_r為最大值對應的頻率；將f_r作為電機的實際轉頻，然后計算電機的轉速為rpm＝60f_r；

(4)、根據電機銘牌信息以及轉差頻率計算電機轉矩；

(4.1)、在電機銘牌上讀取額定功率P_r以及額定轉速N_r，計算電機的額定轉矩以及額定轉差頻率Δf_r＝f_s-N_r/60；

(4.2)、計算電機的轉差頻率Δf＝f_s-f_r；

(4.3)、計算電機轉矩

2.根據權利要求1所述的基于電流與振動信號的感應電機轉速與轉矩辨識方法，其特征在于，所述電機銘牌信息缺失時，通過如下方式計算電機轉矩：

根據電機負載轉矩計算公式T_L＝p₁Δf+p₂，在不同運行工況下測量電機實際運轉情況，記錄m個數據點的測量值為(T_L-i,Δf_i)，其中，i＝1,2,…,m，m≥2，T_L-i為第i個數據點測得的轉矩，Δf_i為第i個數據點測得的轉差頻率，p₁、p₂表示功率；

計算m個數據點的平均值分別為然后采用線性回歸方法獲取最優的功率

最后根據公式估計出電機轉矩