專(zhuān)利名稱(chēng)：異步電機(jī)自身參數(shù)的在線觀測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)參數(shù)觀測(cè)技術(shù)，特別是一種異步電機(jī)自身參數(shù)的在線觀測(cè)方法。
隨著對(duì)異步電機(jī)的性能控制要求和對(duì)電機(jī)制造質(zhì)量檢驗(yàn)要求愈來(lái)愈高，人們對(duì)異步電機(jī)的自身參數(shù)如定子繞組相自感L1和定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間的漏磁系數(shù)σ(σ＝1-M2/L1L2，L2為轉(zhuǎn)子繞組相自感，M為定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間相互感，見(jiàn)電機(jī)派克模型)的準(zhǔn)確性如何也日益關(guān)注，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)全部在線觀測(cè)寄于很大的企求。傳統(tǒng)所用方法是于離線下在電機(jī)空載情況下測(cè)算出定子繞組相自感L1，然后又重組電路在電機(jī)堵轉(zhuǎn)情況下測(cè)算出漏磁系數(shù)，但如此測(cè)算出的自感和漏磁系數(shù)的誤差大，根本達(dá)不到使用要求，更不要說(shuō)實(shí)現(xiàn)全部在線觀測(cè)了。在不少的高性能變頻調(diào)速器的說(shuō)明書(shū)中，要求用戶在不采用專(zhuān)用的電機(jī)的情況下自行輸入準(zhǔn)確性較高的異步電機(jī)的自身參數(shù)，但大多數(shù)用戶難于辦到這點(diǎn)，致使“高性能”的潛力未得到應(yīng)有的利用，形成一種資源的浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的是，提供一種異步電機(jī)自身參數(shù)的在線觀測(cè)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案按層次分述如下在線采樣電機(jī)運(yùn)行中的兩個(gè)不同的工作點(diǎn)A及B上的電氣數(shù)據(jù)，并以此進(jìn)行觀測(cè)汁算。
對(duì)電機(jī)定子繞組相自感(L1)進(jìn)行觀測(cè)，其觀測(cè)式為L(zhǎng)1=(-R+K×R2-4PQ)/(2P),]]>P＝1/(QASINφA)-1/(QBSINφB)，R＝(QA/QB-QB/QA)/(SINφASINφB)，Q＝QB/SINφB-QA/SINφA，QA＝ψ1A/I1A，QB＝ψ1B/I1B，P、R、Q、QA及QB均為中間變量，ψ1A及I1A(ψ1B及I1B)分別為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)定子相磁鏈及電機(jī)定子相電流，SINφA(SINφB)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)內(nèi)電勢(shì)W1ψ1A(W1ψ1B)與電機(jī)定子相電流I1A(I1B)間的夾角φA(φB)的正弦值，W1為電機(jī)定子角頻率，當(dāng)W2A＞W(wǎng)2B時(shí)，K＝1；當(dāng)W2A＜W2B時(shí)，K＝-1，W2A(W2B)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)轉(zhuǎn)差角頻率，兩個(gè)工作點(diǎn)上的W1值允許不同。
對(duì)電機(jī)漏磁系數(shù)(σ)進(jìn)行觀測(cè)，在電機(jī)定子繞組相自感(L1)已知條件下，其觀測(cè)式為σ＝(ZB/SINφB2-ZA/SINφA2)/(1/ZA-1/ZB)，ZA(ZB)乃是為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)的基變量，SINφA(SINφB)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)內(nèi)電勢(shì)W1ψ1A(W1ψ1B)與電機(jī)定子相電流I1A(I1B)間的夾角φA(φB)的正弦值，W1為電機(jī)定子角頻率，ψ1A(ψ1B)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)定子相磁鏈，兩個(gè)工作點(diǎn)上的W1值允許不同。
基變量引自專(zhuān)利號(hào)為01106851.5的“異步電機(jī)變頻調(diào)速中含有基變量的參數(shù)的觀測(cè)方法”，若僅限于在工頻電源下觀測(cè)，則將該專(zhuān)利原來(lái)所含有的脈寬調(diào)制單元或電壓空間矢量調(diào)制單元予以撤除。
上列各觀測(cè)式還可通過(guò)數(shù)學(xué)方法演變成多種表達(dá)方式，但沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)進(jìn)步，這里就不一一列舉了。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為電機(jī)運(yùn)行工作點(diǎn)圖。
圖2為矢量圖。
圖3為座標(biāo)系圖。
在圖1中，示出了異步電機(jī)運(yùn)行特性的轉(zhuǎn)矩ME—轉(zhuǎn)差角頻率W2曲線上的兩個(gè)不同的工作點(diǎn)A及B，W2A及W2B分別為與其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差角頻率。
圖2所示既適用于工作點(diǎn)A又適用于工作點(diǎn)B，這兩點(diǎn)間距離覆蓋負(fù)載區(qū)。
θ為電機(jī)定子相電壓V1與電機(jī)定子相電流I1之間的夾角，φ為內(nèi)電勢(shì)W1ψ1與電機(jī)定子相電流I1之間的夾角，R1為電機(jī)定子側(cè)相電阻，W1為電機(jī)定子角頻率，ψ1為電機(jī)定子相磁鏈，WG為電機(jī)定子相無(wú)功功率，YG為電機(jī)定子相有功功率，ψ1z及ψ1H為中間變量，兩個(gè)工作點(diǎn)上的W1值允許不同，則ψ1z＝ψ1cosφ＝(V1cosθ-I1R1)/W1＝(V1I1cosθ-I21R1)/(W1I1)，即ψ1z＝(YG-I12R1)/(W1I1)，ψ1H＝ψ1sinφ＝V1sinθ/W1＝V1I1sinθ/(W1I1)＝WG/(W1I1)，Ψ1=Ψ1Z2+Ψ1H2,]]>sinφ＝ψ1H/ψ1，基變量Z＝WG/(W1L1I12)＝ψ1sinφ/(L1I1)＝ψ1H/(L1I1)，在圖3(A)靜座標(biāo)系中WG＝V1βI1α-V1αI1β，YG＝V1αI1α+V1βI1β，I1=I1α2+I1β2;]]>或者在圖3(B)同步座標(biāo)系中WG＝V1QI1D-V1DI1Q，YG＝V1DI1D+V1QI1Q，I1=I1D2+I1Q2;]]>以上式中，下標(biāo)α及D為直軸分量，下標(biāo)β及Q為橫軸分量，矢量反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)定子側(cè)電阻上的電壓降相對(duì)電機(jī)端電壓而言可以忽略時(shí)，即R1＝0，ψ1＝V1/W1，φ＝θ。
本發(fā)明的優(yōu)特點(diǎn)是一、觀測(cè)準(zhǔn)確性高，這只要所選工作點(diǎn)的負(fù)載功率遠(yuǎn)大于電機(jī)鐵耗就可實(shí)現(xiàn)；也可以在電機(jī)定子相有功功率YG中扣除電機(jī)鐵耗后得到實(shí)現(xiàn)。
二、實(shí)現(xiàn)全部在線觀測(cè)，這在計(jì)算機(jī)知識(shí)日益普及的今天，專(zhuān)業(yè)人員很容易做到；又無(wú)需傳統(tǒng)方法所用電機(jī)空轉(zhuǎn)及堵轉(zhuǎn)設(shè)備和工頻電源電壓的降壓設(shè)施，既省錢(qián)又方便。
三、采用兩個(gè)工作點(diǎn)的電氣數(shù)據(jù)以進(jìn)行觀測(cè)，這意味著覆蓋了一個(gè)負(fù)載區(qū)域。
四、為高性能變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路，因?yàn)楦咝阅茏冾l調(diào)速技術(shù)系以準(zhǔn)確性高的電機(jī)自身參數(shù)作為基礎(chǔ)。
五、與申請(qǐng)?zhí)枮?1106851.5和01131549.0的專(zhuān)利相結(jié)合后，能準(zhǔn)確地在線觀測(cè)出包括電機(jī)定子側(cè)相電阻及電機(jī)定子相磁鏈在內(nèi)的多項(xiàng)異步電機(jī)參數(shù)。
六、與申請(qǐng)?zhí)枮?2277160.3的專(zhuān)利相結(jié)合后，能準(zhǔn)確地在線觀測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)乃至估計(jì)出鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度。
七、與申請(qǐng)?zhí)枮?2277161.1的專(zhuān)利相結(jié)合后，能開(kāi)辟一個(gè)新的異步電機(jī)節(jié)能控制領(lǐng)域。
八、電機(jī)定子繞組相自感L1和電機(jī)漏磁系數(shù)σ對(duì)異步電機(jī)的特性起著不可替換作用，例如功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等。異步電機(jī)的一些不正常工況如匝間短路、轉(zhuǎn)子斷條開(kāi)焊、轉(zhuǎn)子氣隙過(guò)大過(guò)小、磁性材料變劣乃至結(jié)線錯(cuò)誤等也能從L1及6的一些不正常變化觀測(cè)出來(lái)。因此無(wú)論從提高電機(jī)制造質(zhì)量檢驗(yàn)要求或是從提高電機(jī)使用維修素質(zhì)來(lái)看，在線觀測(cè)電機(jī)定子繞組相自感L1和電機(jī)漏磁系數(shù)6技術(shù)都具有十分廣闊的用途。
權(quán)利要求
1.一種異步電機(jī)自身參數(shù)的在線觀測(cè)方法，其特征在于在線采樣電機(jī)運(yùn)行中的兩個(gè)不同的工作點(diǎn)A及B上的電氣數(shù)據(jù)，并以此進(jìn)行觀測(cè)計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線觀測(cè)方法，其特征在于對(duì)電機(jī)定子繞組相自感(L1)進(jìn)行觀測(cè)，其觀測(cè)式為L(zhǎng)1=(-R+K×R2-4PQ)/(2P),]]>P＝1/(QASINφA)-1/(QBSINφB)，R＝(QA/QB-QB/QA)/(SINφASINφB)，Q＝QB/SINφB-QA/SINφA，QA＝ψ1A/I1A，QB＝ψ1B/I1B，P、R、Q、QA及QB均為中間變量，ψ1A及I1A(ψ1B及I1B)分別為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)定子相磁鏈及電機(jī)定子相電流，SINφA(SINφB)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)內(nèi)電勢(shì)W1ψ1A(W1ψ1B)與電機(jī)定子相電流I1A(I1B)間的夾角φA(φB)的正弦值，W1為電機(jī)定子角頻率，當(dāng)W2A＞W(wǎng)2B時(shí)，K＝1；當(dāng)W2A＜W2B時(shí)，K＝-1，W2A(W2B)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)轉(zhuǎn)差角頻率，兩個(gè)工作點(diǎn)上的W1值允許不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線觀測(cè)方法，其特征在于對(duì)電機(jī)漏磁系數(shù)(σ)進(jìn)行觀測(cè)，在電機(jī)定子繞組相自感(L1)已知條件下，其觀測(cè)式為σ＝(ZB/SINφB2-ZA/SINφA2)/(1/ZA-1/ZB)，ZA(ZB)乃是為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)的基變量，SINφA(SINφB)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)內(nèi)電勢(shì)W1ψ1A(W1ψ1B)與電機(jī)定子相電流I1A(I1B)間的夾角φA(φB)的正弦值，W1為電機(jī)定子角頻率，ψ1A(ψ1B)為A工作點(diǎn)(B工作點(diǎn))上的電機(jī)定子相磁鏈，兩個(gè)工作點(diǎn)上的W1值允許不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線觀測(cè)方法，其特征在于基變量引自專(zhuān)利號(hào)為01106851.5的“異步電機(jī)變頻調(diào)速中含有基變量的參數(shù)的觀測(cè)方法”，若僅限于在工頻電源下觀測(cè)，則將該專(zhuān)利原來(lái)所含有的脈寬調(diào)制單元或電壓空間矢量調(diào)制單元予以撤除。
全文摘要
本發(fā)明“異步電機(jī)自身參數(shù)的在線觀測(cè)方法”采樣兩個(gè)不同的工作點(diǎn)上的電氣數(shù)據(jù)，并以此利用電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行在線觀測(cè)出電機(jī)定子繞組相自感L
文檔編號(hào)G01R31/34GK1508559SQ0213983
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者盧驥, 盧偉白, 盧 驥 申請(qǐng)人:盧驥, 盧 驥