一種異步電機(jī)參數(shù)離線辨識方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及異步電機(jī)參數(shù)辨識技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種異步電機(jī)參數(shù)離線辨識方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在異步電機(jī)高性能的控制方式（如無速度傳感器矢量控制）中需要已知電機(jī)的 定、轉(zhuǎn)子電阻和漏感以及互感等電機(jī)參數(shù)。而上述電機(jī)參數(shù)一般只有電機(jī)廠家才能提供，而 且電機(jī)出廠時并不直接提供這些參數(shù)，而是需要另外從電機(jī)廠家獲得，因而實(shí)際中要直接 獲得電機(jī)參數(shù)較為困難，例如對于一些改造項(xiàng)目，電機(jī)可能是舊電機(jī)，已經(jīng)無法從廠家直接 獲得相關(guān)電機(jī)參數(shù)。電機(jī)參數(shù)辨識的相關(guān)技術(shù)正是基于上述問題形成的，以提供一種方便 和快捷的方式來獲得電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，其通常主要分為在線辨識和離線辨識兩種方式。其 中，在線辨識是在電機(jī)運(yùn)行過程中同時進(jìn)行參數(shù)辨識，這種方式精度高，但相應(yīng)技術(shù)難度也 高，通常應(yīng)用在一些對電機(jī)參數(shù)精度要求極高的場合；離線辨識則是在電機(jī)靜止的情況下， 通過對電機(jī)注入一些相關(guān)的電壓、電流進(jìn)行辨識電機(jī)參數(shù)，這類方法相對簡單，且辨識出的 電機(jī)參數(shù)精度較高，能夠滿足大部分應(yīng)用場合的電機(jī)控制要求。
[0003] 在異步電機(jī)參數(shù)的離線辨識中，目前通常都是基于電機(jī)的等效電路進(jìn)行計(jì)算，各 類方法也僅是在等效電路的選擇、針對逆變器死區(qū)和集膚效應(yīng)的處理、數(shù)據(jù)的處理方法、計(jì) 算方法及公式等存在差別。定子電阻辨識較為常用的一種簡單的方法即是通過直流伏安法 測定，但這類方法中由于在低電壓情況下逆變器死區(qū)及集膚效應(yīng)對重構(gòu)電壓的精確度影響 較大，同時各個數(shù)據(jù)點(diǎn)可能存在的測量誤差。為了減小測量誤差，目前主要采用兩點(diǎn)法、多 次測量求平均值的方法、或電壓補(bǔ)償方法等，但其中兩點(diǎn)法測量數(shù)據(jù)點(diǎn)有限，不能有效減小 測量誤差；多次測量求平均值的方法操作過程復(fù)雜，需要進(jìn)行多次辨識操作，甚至需要多次 起動逆變器，且由于無法排除測量中存在誤差較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)以及錯誤的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因而在實(shí) 際應(yīng)用中其辨識結(jié)果存在較大的誤差，辨識精度不高；電壓補(bǔ)償?shù)姆椒▌t需要進(jìn)行電壓補(bǔ) 償，其辨識過程及算法復(fù)雜，對系統(tǒng)的采樣裝置及處理器要求較高，不利于進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種實(shí)現(xiàn)方法簡單、辨識精度高且誤差低的異步電機(jī)參數(shù)離線辨識方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0006] 一種異步電機(jī)參數(shù)離線辨識方法，所述方法包括定子電阻辨識步驟，所述定子電 阻辨識步驟包括：
[0007] 選擇異步電機(jī)的任意兩相作為兩個測試相，并向兩個所述測試相的繞組注入直流 信號執(zhí)行一次單相直流試驗(yàn)；
[0008] 試驗(yàn)時，調(diào)節(jié)所注入的直流信號的試驗(yàn)電流值，并采集不同試驗(yàn)電流值時一個測 試相的相電流值以及對應(yīng)的相電壓值，得到相電流值、相電壓值構(gòu)成的多個數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0009] 根據(jù)采集得到的多個數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，得到相電流值與相電壓值之間的擬合 關(guān)系曲線，由所述擬合關(guān)系曲線的斜率辨識得到定子電阻Rs的值。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述定子電阻辨識步驟中試驗(yàn)電流值具體是從零開始 向電機(jī)額定電流值大小調(diào)節(jié)。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法還包括互感與轉(zhuǎn)子電阻辨識步驟，具體步驟 為：
[0012] 選擇異步電機(jī)的任意兩相作為兩個測試相，并向兩個所述測試相的繞組注入兩次 不同頻率的單相交流電執(zhí)行兩次單相交流試驗(yàn)；
[0013] 每次試驗(yàn)時，調(diào)節(jié)異步電機(jī)的相電流大小，并在相電流達(dá)到穩(wěn)定時檢測測試相的 相電壓以及相電流；
[0014] 根據(jù)兩次試驗(yàn)時檢測到的相電壓、相電流以及所注入的單相交流電中電壓與電流 之間的相位差分別計(jì)算第一等效電路中阻抗虛部，所述第一等效電路為根據(jù)異步電機(jī)T型 等效電路并忽略轉(zhuǎn)子漏感得到的等效電路；
[0015] 根據(jù)兩次計(jì)算得到的阻抗虛部的值計(jì)算互感Lm、轉(zhuǎn)子電阻艮。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述檢測測試相的相電壓以及相電流的具體步驟為：
[0017] 在相電流達(dá)到穩(wěn)定時，采集多個周期內(nèi)測試相的相電壓以及相電流的瞬時值；
[0018] 對采集得到的相電壓以及相電流的瞬時值進(jìn)行傅里葉分析，計(jì)算得到對應(yīng)的相電 壓有效值、相電流有效值輸出。
[0019] 作為本發(fā)明的講一步改進(jìn)，所述計(jì)算第一等效電路中阻抗虛部的公式為：
[0020]
[0021] 其中，Zm為試驗(yàn)時第一等效電路中阻抗虛部，Ua為試驗(yàn)時檢測到的加在異步電機(jī) 指定測試相A繞組兩端的相電壓有效值，13為試驗(yàn)時檢測到的指定測試相A的相電流有效 值，9為所注入的單相交流電中電壓與電流之間的相位差，《 =2*pi*f為所注入的單相交 流電對應(yīng)的角頻率，Lsl為定子漏感；
[0022] 所述計(jì)算互感Lm、轉(zhuǎn)子電阻R,的公式分別為：
[0023]
[0024] -m - mi
[0025]其中，Zml，Zm2分別為兩次試驗(yàn)計(jì)算得到的阻抗虛部，Ui、《2分別為兩次試驗(yàn)時所 注入的單相交流電對應(yīng)的角頻率。
[0026] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述互感與轉(zhuǎn)子電阻辨識步驟中兩次試驗(yàn)時注入的單 相交流電的頻率為大于且接近電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率，或?yàn)樾∮陔姍C(jī)轉(zhuǎn)差頻率。
[0027] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法還包括漏感辨識，具體步驟為：
[0028] 選擇異步電機(jī)的任意兩相作為測試相，并向所述測試相的繞組注入單相交流電執(zhí) 行一次單相交流試驗(yàn)；
[0029] 試驗(yàn)時，調(diào)節(jié)異步電機(jī)的相電流大小，并在所述相電流穩(wěn)定時檢測測試相的繞組 兩端電壓值、相電流值；
[0030] 根據(jù)檢測到的繞組兩端電壓值、相電流值以及第二等效電路計(jì)算定子漏感Lsl、轉(zhuǎn) 子漏感，所述第二等效電路為將異步電機(jī)的T型等效電路的互感回路等效為開路得到的 等效電路。
[0031] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述漏感辨識步驟中檢測測試相兩端的繞組兩端電壓 值、相電流值的具體步驟為：在相電流達(dá)到穩(wěn)定后，采集多個周期內(nèi)兩個測試相的繞組兩端 電壓、相電流的瞬時值；對采集得到的繞組兩端電壓、相電流的瞬時值進(jìn)行傅里葉分析，得 到繞組兩端電壓有效值、相電流有效值以及所注入的單相交流電中電壓與電流之間的相位 差。
[0032] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述漏感辨識步驟中計(jì)算定子漏感Lsl、轉(zhuǎn)子漏感1^的 公式為：
[0033]
[0034] 其中，f為試驗(yàn)時所注入的單相交流電的頻率，2*pi*f為試驗(yàn)時所注入的單相交 流電對應(yīng)的角頻率，13為試驗(yàn)時檢測到的指定測試相A的相電流有效值，Uab為試驗(yàn)時檢測 到的加在異步電機(jī)指定測試兩相A、B的繞組兩端電壓有效值，0為所注入的單相交流電中 電壓與電流之間的相位差。
[0035] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述漏感辨識步驟中注入的單相交流電的頻率為與電 機(jī)額定頻率相同的頻率或與電機(jī)額定頻率相接近的頻率。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0037] 1)本發(fā)明通過對異步電機(jī)任意兩相執(zhí)行一次單相直流試驗(yàn)，由試驗(yàn)過程中檢測的 電流、電壓信號進(jìn)行曲線擬合數(shù)據(jù)分析便可辨識得到電機(jī)定子電阻，辨識方法簡單，只需要 一次起動逆變器，不需要考慮死區(qū)效應(yīng)及集膚效應(yīng)，也不需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償，且通過曲線擬 合的方式能夠有效排除所有誤差較大數(shù)據(jù)和錯誤數(shù)據(jù)，因而辨識精度高、辨識誤差小。
[0038] 2)本發(fā)明進(jìn)一步的通過對異步電機(jī)任意兩相執(zhí)行一次單相交流試驗(yàn)，由試驗(yàn)過程 中檢測到的電流、電壓信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析即可辨識得到定子、轉(zhuǎn)子漏感，辨識方法簡單，且 不需要考慮死區(qū)效應(yīng)及集膚效應(yīng)，也不需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償；且辨識過程中電壓、電流幅值及 相位采用傅里葉分析，可以進(jìn)一步的降低對逆變器電流采樣裝置的采樣頻率及處理器數(shù)據(jù) 傳輸頻率的要求；
[0039] 3)本發(fā)明進(jìn)一步的通過對異步電機(jī)任意兩相執(zhí)行兩次單相交流試驗(yàn)，由兩次試驗(yàn) 過程中檢測到的電流、電壓信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析即可同時辨識得到互感以及轉(zhuǎn)子電阻，能夠 有效簡化辨識轉(zhuǎn)子電阻的辨識過程，且在辨識過程中利用阻抗的虛部進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，而避 免使用阻抗的實(shí)部進(jìn)行分析，降低了對電壓、電流相位差的精度要求；且辨識過程中電壓、 電流幅值及相位采用傅里葉分析，可以進(jìn)一步的降低對逆變器電流采樣裝置的采樣頻率及 處理器數(shù)據(jù)傳輸頻率的要求。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本實(shí)施例異步電機(jī)參數(shù)離線辨識方法中定子電阻辨識的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
[0041] 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中定子電阻辨識時的曲線擬合結(jié)果示意圖。
[0042] 圖3是