一種基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，已占據(jù)了電力 傳動(dòng)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，各種高性能的交流調(diào)速技術(shù)也成為國內(nèi)外廣泛研究的熱門之一。高 性能交流調(diào)速的控制質(zhì)量很大程度上依賴于電機(jī)參數(shù)的獲得，而在許多應(yīng)用中，電機(jī)的參 數(shù)是事先不知道的，因此特殊的測(cè)試和試運(yùn)行需要在調(diào)試中完成。為了簡(jiǎn)化調(diào)試過程，利用 變頻器自動(dòng)測(cè)量電機(jī)參數(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。目前技術(shù)來看，直流伏安法測(cè)量定子電阻已 經(jīng)過時(shí)，文南犬〈〈Parameter identification of an induction machine at standstill using the vector constructing method)) (((IEEE Transactions on Power Electronics》，2012，27(2): 905-915D01:10 · 1109/TPEL. 2010 · 2089699)采用向量構(gòu)造法對(duì) 電機(jī)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，這種方法雖然取得不錯(cuò)的測(cè)量效果，但是還是忽略了死區(qū)對(duì)測(cè)量精度 的影響。
[0003] 經(jīng)檢索，尚未發(fā)現(xiàn)技術(shù)方案與本專利申請(qǐng)相同的專利文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于逆變器電機(jī)驅(qū)動(dòng)，更為精確 的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，該方法用于三相異步電機(jī)，將測(cè) 試回路加載在三相異步電機(jī)的三相電路上，該測(cè)試回路包括三組并聯(lián)的測(cè)試電路，每組測(cè) 試電路包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT，三相電路的每項(xiàng)電路分別各自一一對(duì)應(yīng)與其中一組測(cè)試電路 連接，連接點(diǎn)位于兩個(gè)IGBT之間的線路上，每個(gè)IGBT上均導(dǎo)通安裝有一個(gè)二極管，測(cè)試電路 由直流電源供電，根據(jù)對(duì)每項(xiàng)電路采樣的電流數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到電機(jī)定子電阻值。
[0007] 而且，所述算法步驟為：
[0008] ⑴將三相采樣電流變換為Μ軸、T軸電流iM、iT，對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，使其Μ軸方向輸 出電流i Mi，T軸方向輸出電流為0,記錄裝置給定的輸出電壓UM1;
[0009]⑵保持電流給定im不變，將逆變器載波頻率提高一倍，記錄裝置給定的輸出電壓 UM2 ；
[0010]⑶重復(fù)步驟⑵，保持電流給定為iM2,記錄裝置兩次給定的輸出電壓分別為UM3、 UM4;
[0012]而且，所述步驟⑴的具體算法為：
[0013]將采樣電流經(jīng)3/2變換并經(jīng)數(shù)據(jù)格式化得到αβ坐標(biāo)系下的電流ia以及?β，其計(jì)算 公式為：
[0015]式1
[0016]其中，iA、iB、iC分別為三相采樣電流；
[0017]將αβ坐標(biāo)系下的電流ia以及?β進(jìn)行PARK旋轉(zhuǎn)變換并經(jīng)數(shù)據(jù)格式化得到iM、iT，，其 計(jì)算公式為：
[0019]式2

[0020] 讓回轉(zhuǎn)角度θ = 0°，得到iM、iT送入PI調(diào)節(jié)器反饋輸入，將PI調(diào)節(jié)器電流給定值輸 待PI調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)穩(wěn)定后，得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)電壓輸出 f
[0021] 而且，所述步驟⑵和⑶的具體算法依次為：
[0022]
依次通過PARK反變換、2/3變換得到逆變器三相電壓輸出給定u ABC，其計(jì) 算公式為：

[0030] 式 5
[0031] 其中，1](1。、1]1(^、1^1分別為測(cè)試電路中直流電源電壓，1681'管壓降以及二極管導(dǎo)通 時(shí)的管壓降，m1A~mlc是三相PWM占空比
，Τ為PWM載波周期， mtcin+td是含死區(qū)時(shí)間和開通延時(shí)的等效占空比，是關(guān)斷延時(shí)的等效占空比，將式4代入 式5可得：
[0033] 式 6
[0034] 保持iM不變，將載波頻率提高一倍，則有
[0039] 式 8
[0040] 重復(fù)上述步驟，保持電流給定為iM2,記錄裝置兩次給定的輸出電壓分別為uM3、uM4， 并與式8聯(lián)立消去

[0042]式 9
[0043] Rs為電機(jī)定子電阻值。
[0044]而且，所述步驟⑷中，Θ分別取〇°、120°、240°測(cè)量三次，由三次測(cè)量結(jié)果求平均值 確定Rs。
[0045] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0046] 本發(fā)明提供的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法克服了死區(qū)效應(yīng)對(duì)于定 子電阻檢測(cè)帶來的影響，且測(cè)量過程中抵消了 IGBT和二極管導(dǎo)通壓降的影響，使測(cè)量結(jié)果 更為精確。
【附圖說明】
[0047] 圖1是本發(fā)明的測(cè)試電路的拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定 性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0049] -種基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，該方法用于三相異步電機(jī)，將測(cè) 試回路加載在三相異步電機(jī)的三相電路上，該測(cè)試回路包括三組并聯(lián)的測(cè)試電路，每組測(cè) 試電路包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT，三相電路的每項(xiàng)電路分別各自一一對(duì)應(yīng)與其中一組測(cè)試電路 連接，連接點(diǎn)位于兩個(gè)IGBT之間的線路上，每個(gè)IGBT上均導(dǎo)通安裝有一個(gè)二極管，測(cè)試電路 由直流電源供電，根據(jù)對(duì)每項(xiàng)電路采樣的電流數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到電機(jī)定子電阻值，其算法 是將三相采樣電流變換為Μ軸、T軸電流iM、i T，對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，使其Μ軸方向輸出電流 iMi，T軸方向輸出電流為0,記錄裝置給定的輸出電壓UM1;
[0050] 然后保持電流給定不變，將逆變器載波頻率提高一倍，記錄裝置給定的輸出電 壓 UM2〇
[0051]然后重復(fù)上述步驟，保持電流給定為iM2,記錄裝置兩次給定的輸出電壓分別為 UM3、UM4 〇
[0053] 具體步驟為：
[0054]⑴將采樣電流經(jīng)3/2變換并經(jīng)數(shù)據(jù)格式化得到αβ坐標(biāo)系下的電流ia以及?β，其計(jì) 算公式為：
[0056]式 1
[0057]其中，iA、iB、iC分別為三相采樣電流；
[0058]⑵將αβ坐標(biāo)系下的電流ia以及?β進(jìn)行PARK旋轉(zhuǎn)變換并經(jīng)數(shù)據(jù)格式化得到iM、iT，， 其計(jì)算公式為：
[0060]式 2
[0061 ] 讓回轉(zhuǎn)角度Θ = 0°，得到iM、iT送入PI調(diào)節(jié)器反饋輸入，將PI調(diào)節(jié)器電流給定值輸

待PI調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)穩(wěn)定后，得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)電壓輸出 9
[0062]
依次通過PARK反變換、2/3變換得到逆變器三相電壓輸出給定u ABC，其 計(jì)算公式為：
[0064]
[0065] 當(dāng)θ = 〇。，iM*>〇時(shí)，
[0067]式 4
[0068] 而UABC實(shí)際的輸出電壓：
[0070]式 5
[0071] 其中，1](1。、1]1(^、1^1分別為測(cè)試電路中直流電源電壓，1681'管壓降以及二極管導(dǎo)通 時(shí)的管壓降，m1A~mlc是三相PWM占空比，
，T為PWM載波周期， mtcin+td是含死區(qū)時(shí)間和開通延時(shí)的等效占空比，是關(guān)斷延時(shí)的等效占空比，將式4代入 式5可得：
[0073] 式 6
[0074] 保持iM不變，將載波頻率提高一倍，則有
[0076] 式 7
[0077] 聯(lián)立式6和式7,有
[0079]式 8
[0080] 重復(fù)上述步驟，保持電流給定為iM2,記錄裝置兩次給定的輸出電壓分別為u M3、uM4， 并與式8聯(lián)立消去
得到
[0082]式 9
[0083] Rs為電機(jī)定子電阻值。
[0084]⑷Θ分別取0°、120°、240°測(cè)量三次，由三次測(cè)量結(jié)果求平均值確定Rs。
[0085]盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理 解:在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的， 因此，本發(fā)明的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，其特征在于:該方法用于三相異步 電機(jī)，將測(cè)試回路加載在三相異步電機(jī)的三相電路上，該測(cè)試回路包括三組并聯(lián)的測(cè)試電 路，每組測(cè)試電路包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT，三相電路的每項(xiàng)電路分別各自一一對(duì)應(yīng)與其中一 組測(cè)試電路連接，連接點(diǎn)位于兩個(gè)IGBT之間的線路上，每個(gè)IGBT上均導(dǎo)通安裝有一個(gè)二極 管，測(cè)試電路由直流電源供電，根據(jù)對(duì)每項(xiàng)電路采樣的電流數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到電機(jī)定子電 阻值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，其特征在于:所述 算法步驟為： ⑴將三相采樣電流變換為Μ軸、T軸電流iM、iT，對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，使其Μ軸方向輸出電 流iMi，T軸方向輸出電流為0,記錄裝置給定的輸出電壓UM1; ⑵保持電流給定im不變，將逆變器載波頻率提高一倍，記錄裝置給定的輸出電壓UM2; (3)重復(fù)步驟⑵，保持電流給定為iM2,記錄裝置兩次給定的輸出電壓分別為UM3、u M4; ⑷計(jì)算得到^3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，其特征在于:所述 步驟⑴的具體算法為：將采樣電流經(jīng)3/2變換并經(jīng)數(shù)據(jù)格式化得到αβ坐標(biāo)系下的電流ia以及?β，其計(jì)算公式 為： 式1 其中，iA、iB、iC分別為三相采樣電流；將αβ坐標(biāo)系下的電流ia以及?β進(jìn)行PARK旋轉(zhuǎn)變換并經(jīng)數(shù)據(jù)格式化得到iM、iT，，其計(jì)算 公式先. 式2 讓回轉(zhuǎn)角度Θ = 0°，得到iM、iT送入PI調(diào)節(jié)器反饋輸入，將PI調(diào)節(jié)器電流給定值輸入為 /. *λ / *\ 待ΡΙ調(diào)節(jié)器工作狀態(tài)穩(wěn)定后，得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)電壓輸出 I 0 J [ 0 ) 7 α4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，其特征在于:所述 步驟⑵和⑶的具體算法依次為： (u 將 M1 ，依次通過PARK反變換、2/3變換得到逆變器三相電壓輸出給定uABC，其計(jì)算公 I 〇 J式為： 式3 當(dāng)θ = 〇°，iM*>〇日 式4 而UABC實(shí)際的輸tl 式5 其中，Udc、UIGBT、UDl分別為測(cè)試電路中直流電源電壓，IGBT管壓降以及二極管導(dǎo)通時(shí)的 管壓降，m1A~咖是三相PWM占空比，= _'。?二，講fi# = %·，Τ為PWM載波周期，mtcin+td T 1 是含死區(qū)時(shí)間和開通延時(shí)的等效占空比，是關(guān)斷延時(shí)的等效占空比，將式4代入式5可 得：式6 保持iM不變，將載波頻率提高一倍，則有式7 聯(lián)立式6和式7,有：式8 重復(fù)上述步驟，保持電流給定為iM2,記錄裝置兩次給定的輸出電壓分別為uM3、uM4,并與 式8聯(lián)立消去y(w丨(;BT _+.wBi)得到式9 Rs為電機(jī)定子電阻值。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，其特征在于:所述 步驟⑷中，Θ分別取0°、120°、240°測(cè)量三次，由三次測(cè)量結(jié)果求平均值確定Rs。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法，該方法用于三相異步電機(jī)，將測(cè)試回路加載在三相異步電機(jī)的三相電路上，該測(cè)試回路包括三組并聯(lián)的測(cè)試電路，每組測(cè)試電路包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT，三相電路的每項(xiàng)電路分別各自一一對(duì)應(yīng)與其中一組測(cè)試電路連接，連接點(diǎn)位于兩個(gè)IGBT之間的線路上，每個(gè)IGBT上均導(dǎo)通安裝有一個(gè)二極管，測(cè)試電路由直流電源供電，根據(jù)對(duì)每項(xiàng)電路采樣的電流數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得到電機(jī)定子電阻值。本發(fā)明提供的基于變載波頻率的電機(jī)定子電阻檢測(cè)方法克服了死區(qū)效應(yīng)對(duì)于定子電阻檢測(cè)帶來的影響，且測(cè)量過程中抵消了IGBT和二極管導(dǎo)通壓降的影響，使測(cè)量結(jié)果更為精確。
【IPC分類】G01R27/02
【公開號(hào)】CN105606896
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510831499
【發(fā)明人】田凱, 金雪峰, 劉洋, 姜一達(dá), 蔡保海, 楊雨菲
【申請(qǐng)人】天津電氣科學(xué)研究院有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日