專利名稱：異步電機轉子電阻的在線識別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電機轉子電阻識別方法，具體涉及一種識別精度高，可提電機矢量控制性能的異步電機轉子電阻的在線識別方法。

背景技術：
隨著電力電子技術的飛速進步和交流電機調速理論的不斷深入。異步電機的應用日益廣泛。電機的矢量控制通常采用轉子磁鏈定向策略，磁場的定向準確程度受轉子側參數影響比較大。主要是轉子電阻的參數影響較大，且該參數隨著電機的溫度而變化較大，在電機熱態(tài)的時候阻值比冷態(tài)時阻值可能高出20％以上，對于高性能變頻器常要求對電機的轉子電阻參數可以在線辨識，從而達到高的控制性能。
由于在電機磁場恒定的情況下，無法同時在線辯識出轉子電阻與轉速，對于無速度傳感器矢量控制必須在電機的勵磁分量上注入交流信號，使電機的磁場出于變化之中，達到轉子電阻與轉速的解藕，所以穩(wěn)態(tài)的轉子電阻辯識分為有速度傳感器和無速度傳感器兩種情況。
目前，隨著工業(yè)生產加工工藝的精度和效率要求越來越高，采用有速度傳感器的矢量控制場合越來越多，而且對于有速度傳感器矢量控制，轉子電阻對磁場定向的準確度影響更大，如果控制用轉子電阻參數與實際的轉子電阻參數相差比較大，會造成比較大的弱磁和過激磁效應，影響控制性能，研究有速度傳感器的轉子電阻在線辨識是很有意義的。
從國內外的文獻上可以了解到，有不少技術人員在研究有速度傳感器的轉子電阻在線辨識技術，但常常實現(xiàn)的方法比較復雜，而且精度不高。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種識別精度高，可提電機矢量控制性能的在線異步電機轉子電阻的識別方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在轉子高頻和低頻階段采用不同的電阻識別方式的異步電機轉子電阻的在線識別方法。
實現(xiàn)所述目的的技術方案是一種異步電機轉子電阻的在線識別方法，用來優(yōu)化有速度傳感器矢量控制中的電阻參數，包括如下步驟 采集電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數； 利用所述電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數通過以下公式識別轉子電阻其中，pn為電機極對數，ωs為滑差角頻率； 以所述識別的轉子電阻作為參數，完成有速度傳感器的電機矢量控制。
優(yōu)選的，所述電磁轉矩Te滿足以下條件選取兩相靜止α-β坐標系， 其中，ω1為磁通角速度，pn為電機極對數，rs為定子電阻。
在異步電機轉子轉速達到穩(wěn)態(tài)時，所述轉子磁鏈ψ2通過電壓模型法積分獲得 其中，Lr是異步電機的轉子電感，Ls是定子電感，Lm是互感，σ是漏感系數，Rs是定子電阻，us、is分別是定子的電壓電流值；選取兩相靜止α-β坐標系。
優(yōu)選的，在通過電壓模型法積分轉子磁鏈ψ2時，增設了防止因積分引入漂移的高通濾波器。
所述高通濾波器的參數是
在異步電機轉子低速時，所述轉子磁鏈ψ2通過電流模型法獲得 其中，選取兩相同步旋轉坐標系，Lm是互感，im是互感電流，s是轉差率，T2是轉子時間常數T2＝Lr/r2。
本發(fā)明采用所述技術方案，其有益的技術效果在于1)本發(fā)明的異步電機轉子電阻的在線識別方法，對有速度傳感器的電機矢量控制通過電壓模型法在線識別異步電機的轉子電阻，簡單實用，精度較高，在任何有負載的情況下均可實現(xiàn)準確地在線辨識轉子電阻參數，并且電阻參數穩(wěn)定，本發(fā)明的在線識別方法經過實驗驗證在電機冷態(tài)和熱態(tài)時均可以準確得到正確的電機轉子電阻參數；2)本發(fā)明的異步電機轉子電阻的在線識別方法，在轉子高頻和低頻階段，亦即大于5赫茲或者小于5赫茲時，分別選擇電壓模型法或者電流模型法來采集轉子磁鏈ψ2，保證在轉子的任何旋轉狀態(tài)下都可以準確的辨識異步電機轉子的電阻參數；3)本發(fā)明的異步電機轉子電阻的在線識別方法，設置了高通濾波器，在所述通過電壓模型法積分轉子磁鏈ψ2時，可有效防止積分引入的漂移。



下面通過實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明 圖1是本發(fā)明異步電機轉子電阻的在線識別方法的第一種實施方式的流程框圖。
圖2是本發(fā)明異步電機轉子電阻的在線識別方法的第二種實施方式的流程框圖。

具體實施例方式 請參考圖1，本發(fā)明涉及一種異步電機轉子電阻的在線識別方法，所述異步電機轉子電阻的在線識別方法所測得的轉子電阻參數是用在有速度傳感器的電機矢量控制場合。本發(fā)明的在線識別方法簡單實用，測得的轉子電阻參數精度高，可大大提高有速度傳感器的電機矢量控制的控制性能。
本發(fā)明的在線識別方法，首先采集電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數。
在異步電機轉子轉速達到穩(wěn)態(tài)時，有速度傳感器矢量控制的滑差角頻率ωs是準確的，可作為定值對待。
所述轉子磁鏈ψ2通過電壓模型法積分獲得選取兩相靜止α-β坐標系 (公式1) 其中，Lr是異步電機的轉子電感，Ls是定子電感，Lm是互感，σ是漏感系數，Rs是定子電阻，us、is分別是定子的電壓電流值。
所述電磁轉矩Te采用反電勢法計算，通過公式3計算得出選取兩相靜止α-β坐標系， (公式3) 其中，ω1為磁通角速度，pn為電機極對數，rs為定子電阻。
由于，(公式4) 同時，電極的滑差角頻率ωs公式是 (公式5) 所以，根據(公式4)和(公式5)可以推出異步電機轉子電阻參數為 (公式6) 然后，利用所述電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數通過公式6識別轉子電阻。
最后，以所述識別的轉子電阻作為參數，完成有速度傳感器的電機矢量控制。
考慮積分計算轉子磁鏈ψ2可能引入漂移，因此在電壓模型法計算轉子磁鏈ψ2時增加高通濾波器。由于增加了高通濾波器，磁鏈在低速時幅值和相位有較大變形，而且低速時定子反電動勢很小，實際電壓與電壓指令也不一致，誤差大，所以該增加高通濾波器的方法不適合電機轉子低速下使用。
本實施方式中，所述高通濾波器的參數是
對于有速度傳感器矢量控制來說，滑差頻率ωs是準確的，所以只要準確得到轉子磁鏈ψ2和電磁轉矩Te就可以準確的得到轉子電阻r2。本發(fā)明的在線識別方法實際是利用電壓模型計算的磁鏈來得到優(yōu)化的轉子電阻參數的。電壓模型在轉子低頻的時候由于計算磁鏈受定子電阻參數、死區(qū)補償等的影響不準確，在5赫茲以上是比較準確的。而且由于負載較小時，計算的ωs和Te都比較小，兩者相除對轉子電阻的精度影響很大，通常在大于20％額定負載時可以準確的識別轉子電阻值。為了提高使計算的準確度，計算Te和ψ2需要加入高通濾波器，故該方法在轉速達到穩(wěn)態(tài)時效果比較好。
通常在負載大于20％額定負載時，所述電機轉子識別的比較準確，但本發(fā)明的在線識別異步電機轉子電阻的方法在有負載情況下均有效，不限于只大于20％額定負載，也不限于只大于5赫茲場合。
請參考圖1，所示為本發(fā)明在線識別異步電機轉子電阻的方法的第一種實施方式的流程框圖。圖1所示的實施方式僅是為了清楚說明本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明的在線識別方法在有負載情況下均有效，不限于只大于20％額定負載，也不限于只大于5赫茲場合。
首先是啟動轉子電阻在線識別的步驟10。
然后是判斷異步電機轉子的輸出頻率是否大于5赫茲的步驟20；大于5赫茲的采用電壓模型法計算電磁轉矩轉子磁鏈ψ2；小于5赫茲的結束電阻的在線識別。
在電機轉子輸出頻率大于5赫茲前提下，采用反電勢法計算電磁轉矩Te的步驟30。
接下來是判斷步驟30算得的的電磁轉矩Te是否大于20％額定功率的步驟40。大于20％額定功率的進入采用電壓模型法計算轉子磁鏈ψ2的步驟51。小于20％額定功率的結束電阻的在線識別。
通過公式6計算轉子電阻的步驟52。
利用高通濾波器對計算的轉子電阻進行高通濾波的步驟53。
更新異步電機矢量控制用的轉子電阻參數，優(yōu)化異步電機矢量控制性能的步驟44。該方法經過實驗驗證在電機冷態(tài)和熱態(tài)時均可以準確得到正確的電機轉子電阻。
請參考圖2，作為本發(fā)明在線識別異步電機轉子電阻的第二實施方式，增加了異步電機轉子低速時的電機轉子在線識別過程。
本實施方式中，所述異步電機轉子低速是指電機轉子輸出頻率小于等于5赫茲的情況，此時不再采用電壓模型法來計算轉子磁鏈ψ2，而是通過增設電流模型法計算磁鏈22的步驟。
所述轉子磁鏈ψ2的電流模型法具體是 (公式2)，其中，選取兩相同步旋轉坐標系，Lm是互感，im是互感電流，s是轉差率，T2是轉子時間常數T2＝Lr/r2。
電磁轉矩Te和電壓模型法一樣也是采用反電勢法。
然后使用所述電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2，利用公式6計算出異步電機轉子的電阻參數。
請參考圖2，本實施方式與第一實施方式的不同之處在于在電機輸出頻率低于5赫茲是，采用電流模型法采集轉子磁鏈ψ2。以下僅敘述與第一實施方式的不同之處。
首先是啟動轉子電阻在線識別的步驟10。
然后是判斷異步電機轉子的輸出頻率是否大于5赫茲的步驟20；小于5赫茲的采用電流模型法計算電磁轉矩轉子磁鏈ψ2；大于5赫茲的采用電壓模型法計算電磁轉矩轉子磁鏈ψ2。
在電機轉子輸出頻率小于5赫茲前提下，采用反電勢法計算電磁轉矩Te的步驟22。
接下來是采用電流模型法計算轉子磁鏈ψ2的步驟24。
通過公式6計算轉子電阻的步驟26。
更新異步電機矢量控制用的轉子電阻參數，優(yōu)化異步電機矢量控制性能的步驟28。
以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種異步電機轉子電阻的在線識別方法，用來優(yōu)化有速度傳感器矢量控制中的電阻參數，其特征在于包括如下步驟
采集電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數；
利用所述電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數通過以下公式識別轉子電阻其中，pn為電機極對數，ωs為滑差角頻率；
以所述識別的轉子電阻作為參數，完成有速度傳感器的電機矢量控制。
2.根據權利要求1所述的異步電機轉子電阻的在線識別方法，其特征在于所述電磁轉矩Te滿足以下條件選取兩相靜止α-β坐標系，
其中，ω1為磁通角速度，pn為電機極對數，rs為定子電阻。
3.根據權利要求2所述的異步電機轉子電阻的在線識別方法，其特征在于在異步電機轉子轉速達到穩(wěn)態(tài)時，所述轉子磁鏈ψ2通過電壓模型法積分獲得
其中，Lr是異步電機的轉子電感，Ls是定子電感，Lm是互感，σ是漏感系數，Rs是定子電阻，us、is分別是定子的電壓電流值；選取兩相靜止α-β坐標系。
4.根據權利要求3所述的異步電機轉子電阻的在線識別方法，其特征在于在通過電壓模型法積分轉子磁鏈ψ2時，增設了防止因積分引入漂移的高通濾波器。
5.根據權利要求4所述的異步電機轉子電阻的在線識別方法，其特征在于所述高通濾波器的參數是
6.根據權利要求2所述的異步電機轉子電阻的在線識別方法，其特征在于在異步電機轉子低速時，所述轉子磁鏈ψ2通過電流模型法獲得其中，選取兩相同步旋轉坐標系，Lm是互感，im是互感電流，s是轉差率，T2是轉子時間常數T2＝Lr/r2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種異步電機轉子電阻的在線識別方法，用來優(yōu)化有速度傳感器矢量控制中的電阻參數，包括如下步驟采集電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數；利用所述電磁轉矩Te和轉子磁鏈ψ2參數通過以下公式識別轉子電阻r2=3/2Pnωsψ22/Te；其中，pn為電機極對數，ωs為滑差角頻率；以所述識別的轉子電阻作為參數，完成有速度傳感器的電機矢量控制。本發(fā)明的在線識別方法，對有速度傳感器的電機矢量控制通過電壓模型法在線識別異步電機的轉子電阻，簡單實用，精度較高，在任何有負載的情況下均可準確地實現(xiàn)在線辨識轉子電阻參數，并且電阻參數穩(wěn)定，經過實驗驗證在電機冷態(tài)和熱態(tài)時均可以準確得到正確的電機轉子電阻參數。
文檔編號H02P21/00GK101188398SQ20071007746
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2007年11月30日
發(fā)明者王玉雷, 廖海平 申請人:艾默生網絡能源有限公司