一種異步電機互感參數(shù)辨識方法和裝置制造方法【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種異步電機互感參數(shù)辨識方法和裝置。其中方法包括：利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值；計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機當前的互感值?？梢姳景l(fā)明的技術(shù)方案能夠?qū)崟r地且準確地測試互感值，且整個計算過程復雜度低，能夠滿足電機的實際應用需求。【專利說明】一種異步電機互感參數(shù)辨識方法和裝置【
技術(shù)領域：
】[0001]本發(fā)明涉及電力領域，特別是涉及一種異步電機互感參數(shù)辨識方法和裝置?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]交流電機特別是異步電機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠、可用于較惡劣的環(huán)境等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于各類生產(chǎn)機械和生活機械中。隨著異步電機的廣泛應用，其控制方法也在不斷發(fā)展，目前最常用的控制方法是基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方法，它通過坐標變化將給定子電流信號進行解耦，得到勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，并對這兩個信號分別加以控制，使異步電機獲得媲美于直流調(diào)速系統(tǒng)的性能。矢量控制方法的關鍵在于對磁場進行正確的定位，而正確定位必須依賴于電機的物理參數(shù)來完成解耦控制，因此，準確地辨識電機參數(shù)是矢量控制發(fā)揮其優(yōu)勢的先決條件。[0003]電機參數(shù)包含定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感、轉(zhuǎn)子漏感、互感等，其中，互感參數(shù)容易受到電機應用環(huán)境的影響而發(fā)生變化，因此，在電機的實際應用中，對互感參數(shù)的準確辨識尤為重要。目前，最常被采用的異步電機互感辨識方法是轉(zhuǎn)子空載試驗，空載試驗顧名思義需要將電機負載拆卸掉，此時電機轉(zhuǎn)速基本上接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率約為零，電機的等效回路為單回路電路，電機轉(zhuǎn)子回路相當于開路，等到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后，對采集到的電流與電壓進行傅里葉變換可以辨識互感參數(shù)。由于這種方法需要空載，在計算過程中還需要提前得到漏感值。因此，這種辨識方法具有兩方面的缺陷，第一方面是其難以在工業(yè)場合中廣泛應用，計算過程比較復雜耗時耗力；第二方面是無法辨識電機工作過程中的互感值?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種異步電機互感參數(shù)辨識方法和裝置，在電機正常運行下，根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型的磁鏈實際幅值與磁鏈給定幅值之間的差值信號來辨識電機的互感值，該方案的計算復雜度低且能夠可實時測試互感參數(shù)，滿足電機的實際應用需求。[0005]本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:[0006]第一方面，本發(fā)明提供了一種異步電機互感參數(shù)辨識方法，所述方法包括:[0007]利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值；[0008]計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機當前的互感值。[0009]可選的，所述利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值，包括:[0010]測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；[0011]檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；[0012]根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型的數(shù)學公式分別計算αβ軸上的轉(zhuǎn)子磁鏈分量，再根據(jù)所述轉(zhuǎn)子磁鏈分量計算轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值。[0013]可選的，所述測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量,包括:[0014]利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流；或者，采用DC總線單電阻電流采樣的方式來檢測三相定子實際電流；[0015]利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。[0016]可選的，所述檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量，包括:[0017]利用定子電壓的重構(gòu)方法計算得到三相定子實際電壓；[0018]利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。[0019]可選的，所述計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機的當前互感參數(shù)，包括:[0020]對所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值和轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；[0021]利用比例積分調(diào)節(jié)器對所述差值做調(diào)節(jié)處理得到調(diào)解值；[0022]計算所述調(diào)解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。[0023]第二方面，本發(fā)明提供了一種異步電機互感參數(shù)辨識裝置，所述裝置包括:[0024]轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值計算單元，用于利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值；[0025]互感參數(shù)計算單元，用于計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機當前的互感值。[0026]可選的，所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值計算單元，包括:[0027]電流測量模塊，用于測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；[0028]電壓測量模塊，用于測量電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；[0029]幅值計算模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型的數(shù)學公式分別計算αβ軸上的轉(zhuǎn)子磁鏈分量，再根據(jù)所述轉(zhuǎn)子磁鏈分量計算轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值。[0030]可選的，所述電流測量模塊，包括:[0031]實際電流測量子模塊，用于利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流；或者，采用DC總線單電阻電流采樣的方式來檢測三相定子實際電流；[0032]第一坐標變換子模塊，用于利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。[0033]可選的，所述電壓測量模塊，包括:[0034]實際電壓測量子模塊，用于利用定子電壓的重構(gòu)方法計算得到三相定子實際電壓；[0035]第二坐標變換子模塊，用于利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。[0036]可選的,所述互感參數(shù)計算單元,包括:[0037]差值計算模塊，用于對所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值和轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；[0038]調(diào)節(jié)處理模塊，用于利用比例積分調(diào)節(jié)器對所述差值做調(diào)節(jié)處理得到調(diào)解值；[0039]互感計算模塊，用于計算所述調(diào)解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。[0040]本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，在矢量控制系統(tǒng)正常控制電機的過程中，先利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值；再計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機當前的互感值。這種辨識互感參數(shù)的方式，能夠?qū)崟r性地測試準確地參數(shù)值，且整個過程計算復雜度低，能夠滿足電機的實際應用需求?！緦＠綀D】【附圖說明】[0041]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0042]圖1為本發(fā)明揭示的異步電機互感參數(shù)辨識方法實施例1的流程圖；[0043]圖2為本發(fā)明揭示的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；[0044]圖3為本發(fā)明揭示的互感參數(shù)辨識原理框圖；[0045]圖4為本發(fā)明揭示的異步電機互感參數(shù)辨識裝置實施例1的結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實施方式】[0046]為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細描述。[0047]實施例一[0048]參閱圖1，示出的本發(fā)明實施例異步電機互感參數(shù)辨識方法實施例1的流程圖，該方法包括:[0049]步驟101:利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值。[0050]本實施例的技術(shù)方案是在矢量控制系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)的，為了清楚地描述技術(shù)方案，首先對異步電機和矢量控制系統(tǒng)進行解釋說明。[0051]電機是指把電能轉(zhuǎn)化為機械能的一種設備，它包括固定部分、旋轉(zhuǎn)部分和其他附件(如端蓋、軸承、軸承端蓋、風扇等)；其中，固定部分稱為定子(stator)，旋轉(zhuǎn)部分稱為轉(zhuǎn)子(ratOr)。電機是利用通電線圈(也就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子(如鼠籠式型閉合鋁框、繞線型線圈)形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機按照使用電壓的不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機，可以是同步電機或者異步電機。目前，市場上應用最廣泛的就是異步電機。[0052]矢量控制系統(tǒng)的工作原理是通過測試和控制異步電機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理，將定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)，分別控制這兩個分量的幅值和相位，即實現(xiàn)控制定子電流矢量。[0053]下面以具體的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)為例，對本實施例的實現(xiàn)場景進行解釋說明。參與圖2，示出的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。[0054]在圖2中，ASR(AdjustableSpeedRegulator)為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，ACMR(AdjustabIeCurrentofMagneticRegulator)為定子電流勵磁分量調(diào)節(jié)器,ACTR(AdjustableCurrentofTorqueRegulator)為定子電流轉(zhuǎn)矩分量調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是用于調(diào)節(jié)定子電流的轉(zhuǎn)矩分量，以抵消轉(zhuǎn)子磁鏈變化以及負載轉(zhuǎn)矩的變化對轉(zhuǎn)速帶來的波動，最后達到平衡時，電機轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)速ω等于轉(zhuǎn)子給定轉(zhuǎn)速電磁轉(zhuǎn)矩I；等于負載轉(zhuǎn)矩I。根據(jù)ASR調(diào)節(jié)原理可知給定電磁轉(zhuǎn)矩I:為:[0055]【權(quán)利要求】1.一種異步電機互感參數(shù)辨識方法，其特征在于，所述方法包括:利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值；計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機當前的互感值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值，包括:測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型的數(shù)學公式分別計算αβ軸上的轉(zhuǎn)子磁鏈分量，再根據(jù)所述轉(zhuǎn)子磁鏈分量計算轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量，包括:利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流，或者，采用DC總線單電阻電流采樣的方式來檢測三相定子實際電流；利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述檢測電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量，包括:利用定子電壓的重構(gòu)方法計算得到三相定子實際電壓；利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機當前的互感值，包括:對所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值和轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；利用比例積分調(diào)節(jié)器對所述差值做調(diào)節(jié)處理得到調(diào)解值；計算所述調(diào)解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值。6.一種異步電機互感參數(shù)辨識裝置，其特征在于，所述裝置包括:轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值計算單元，用于利用轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型計算電機的轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值；互感參數(shù)計算單元，用于計算所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值之間的差值，對所述差值進行比例積分調(diào)節(jié)處理，得到電機的當前互感值。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值計算單元，包括:電流測量模塊，用于測量電機的三相定子實際電流，對所述三相定子實際電流作坐標變換得到空間矢量αβ電流分量；電壓測量模塊，用于測量電機的三相定子實際電壓，對所述三相定子實際電壓作坐標變換得到空間矢量αβ電壓分量；幅值計算模塊，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈電壓模型的數(shù)學公式分別計算αβ軸上的轉(zhuǎn)子磁鏈分量，再根據(jù)所述轉(zhuǎn)子磁鏈分量計算轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述電流測量模塊，包括:實際電流測量子模塊，用于利用電流傳感器測量電機的三相定子實際電流；或者，采用DC總線單電阻電流采樣的方式來檢測三相定子實際電流；第一坐標變換子模塊，用于利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電流進行坐標變換，得到空間矢量αβ電流分量。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述電壓測量模塊，包括:實際電壓測量子模塊，用于利用定子電壓的重構(gòu)方法計算得到三相定子實際電壓；第二坐標變換子模塊，用于利用CIark變換矩陣對所述三相定子實際電壓進行坐標變換，得到空間矢量αβ電壓分量。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述互感參數(shù)計算單元，包括:差值計算模塊，用于對所述轉(zhuǎn)子磁鏈實際幅值和轉(zhuǎn)子磁鏈給定幅值做減法處理得到差值；調(diào)節(jié)處理模塊，用于利用比例積分調(diào)節(jié)器對所述差值做調(diào)節(jié)處理得到調(diào)解值；互感計算模塊，用于計算所述調(diào)解值與電機辨識前互感值之間的和值，將所述和值作為電機當前的互感值?！疚臋n編號】H02P21/14GK103986396SQ201410208366【公開日】2014年8月13日申請日期:2014年5月16日優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日【發(fā)明者】劉可安,尚敬,梅文慶,劉勇,張少云,黃佳德,江平申請人:南車株洲電力機車研究所有限公司