專利名稱：用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
由于高的速度精確性和快速的扭矩響應(yīng)，用于感應(yīng)電機(jī)的矢量控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在許多工業(yè)領(lǐng)域中。在早期的矢量控制技術(shù)中，需要在感應(yīng)電機(jī)上安裝速度傳感器來(lái)檢測(cè)感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。然而，由于在一些應(yīng)用中，在感應(yīng)電機(jī)上安裝速度傳感器非常不方便，所以人們提出了不需要在感應(yīng)電機(jī)上安裝速度傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)。在無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電機(jī)的高性能控制，需要建立精確的感應(yīng)電機(jī)模型。感應(yīng)電機(jī)模型的精確性主要依靠感應(yīng)電機(jī)的各個(gè)參數(shù)。然而，在感應(yīng)電機(jī)的各個(gè)參數(shù)中，感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻和定子電阻隨著感應(yīng)電機(jī)的負(fù)載和溫度的改變而變化，并且作為動(dòng)態(tài)參數(shù)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也是時(shí)變的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的裝置和方法，利用該裝置和方法能夠準(zhǔn)確地獲取感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)。按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的裝置，包括信號(hào)注入模塊， 用于周期地向感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流中注入正弦波信號(hào)，其中，所述正弦波信號(hào)的頻率和幅度分別小于所述感應(yīng)電機(jī)的額定頻率和額定電流幅度；全階狀態(tài)觀測(cè)器，用于根據(jù)輸入所述感應(yīng)電機(jī)的定子電壓的實(shí)際值和所述感應(yīng)電機(jī)輸出的定子電流的實(shí)際值來(lái)獲取所述感應(yīng)電機(jī)的定子電流的觀測(cè)值和轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述正弦波信號(hào)的周期和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈相對(duì)于所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流的相位角延遲量；以及，辨識(shí)模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算的相位角延遲量來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，和/或用于根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述定子電流的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的定子電阻，和/或用于根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的方法，包括步驟周期地向感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流中注入正弦波信號(hào)，其中，所述正弦波信號(hào)的頻率和幅度小于預(yù)定頻率值和預(yù)定幅度值；根據(jù)輸入所述感應(yīng)電機(jī)的定子電壓的實(shí)際值和所述感應(yīng)電機(jī)輸出的定子電流的實(shí)際值，利用所述感應(yīng)電機(jī)的全階狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)獲取所述感應(yīng)電機(jī)的定子電流的觀測(cè)值和轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值；根據(jù)所述正弦波信號(hào)的周期和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈相對(duì)于所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流的相位角延遲；以及， 根據(jù)所述計(jì)算的相位角延遲來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，和/或根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述定子電流的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的定子電阻，和/或根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。


本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見(jiàn)。其中圖1示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)的全階狀態(tài)觀測(cè)器的示意圖；圖2和圖3分別示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的全階狀態(tài)觀測(cè)器的仿真結(jié)果示意圖；圖4示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁化電流的相位角延遲的示意圖；圖5和圖6分別示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的辨識(shí)定子電阻的仿真結(jié)果示意圖；圖7和圖9分別示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的辨識(shí)轉(zhuǎn)子電阻的仿真結(jié)果示意圖；圖8和圖10分別示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的辨識(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的仿真結(jié)果示意圖；以及圖11示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，將結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。下面，首先簡(jiǎn)要描述按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的基本思路。在本實(shí)施例中，結(jié)合模型參考自適應(yīng)(MRAS)方法和注入低頻低幅度正弦波信號(hào)方法來(lái)辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)。在靜止α-β坐標(biāo)系下，感應(yīng)電機(jī)可以表示為以下等式(1)和等式( 所示出的狀態(tài)方程。ix 二 AX +Bus(1) dtis = CX(2)其中，X= [isa，is0，￥ra, Vre]T，is是感應(yīng)電機(jī)的定子電流，isa和is0分別是感應(yīng)電機(jī)的定子電流is在靜止α-β坐標(biāo)系的α軸分量和β軸分量，U^a和U^0分別是感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈在靜止α-β坐標(biāo)系的α軸分量和β軸分量。Us = [usa，us0]T，Us是感應(yīng)電機(jī)的定子電壓，Usa和Use分別是感應(yīng)電機(jī)的定子電壓Us在靜止α-β坐標(biāo)系的α軸分量和β軸分量。B= [B1,0]τ，其中 B1 = Izi(OLs)I, O 是漏磁系數(shù)并且σ = 1 — L2m/(LsLr)，Ls 是
感應(yīng)電機(jī)的定子的自感，Lm是感應(yīng)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的互感，Lr是感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的自感，
權(quán)利要求
1.一種用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的裝置，包括信號(hào)注入模塊，用于周期地向感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流中注入正弦波信號(hào)，其中，所述正弦波信號(hào)的頻率和幅度分別小于所述感應(yīng)電機(jī)的額定頻率和額定電流幅度；全階狀態(tài)觀測(cè)器，用于根據(jù)輸入所述感應(yīng)電機(jī)的定子電壓的實(shí)際值和所述感應(yīng)電機(jī)輸出的定子電流的實(shí)際值來(lái)獲取所述感應(yīng)電機(jī)的定子電流的觀測(cè)值和轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述正弦波信號(hào)的周期和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈相對(duì)于所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流的相位角延遲；以及辨識(shí)模塊，用于根據(jù)所述計(jì)算的相位角延遲來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，和/或用于根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述定子電流的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的定子電阻，和/或用于根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，用于計(jì)算所述相位角延遲的等式如下 KJ^-KlK2-KJ 2 其中，θ表示所述相位角延遲，Α = Γ ψν dt K1 = [ Wr dt ^2 = [ \ψ,· dt T表示所述注入的正弦波信號(hào)的周期，以及Λ表示所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀 hVJ'Ψ,測(cè)值。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，用于計(jì)算所述轉(zhuǎn)子電阻的等式如下 R, =-tgO τOcur2 X ΛΓ X I其中，Rr表示所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，Tcur表示電流環(huán)響應(yīng)時(shí)間，以及k表示所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電感。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，用于計(jì)算所述定子電阻的等式如下 其中，&表示所述定子電阻，kres表示所述定子電阻的辨識(shí)系數(shù)，和分別表示所述定子電流的觀測(cè)值在靜止α-β坐標(biāo)系中的α軸分量和β軸分量， =L ~isa，。，以及isa和ise分別表示所述定子電流的實(shí)際值在靜止α-β坐標(biāo)系中的α軸分量和β軸分量。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，用于計(jì)算所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的等式如下= ksp * {ψ ra * Sisp - ψ rj} * Sisa )其中，^表示所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，ksp表示所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的辨識(shí)系數(shù)，一, 和《/>;7 分別表示所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值在靜止α-β坐標(biāo)系中的α軸分量和β軸分量， d =L —isa，ε,β= 3β- 3β I和/分別表示所述定子電流的觀測(cè)值在靜止α-β坐標(biāo)系中的α軸分量和β軸分量，以及isa和ise分別表示所述定子電流的實(shí)際值在靜止 α-β坐標(biāo)系中的α軸分量和β軸分量。
6. 一種用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)的方法，包括步驟周期地向感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流中注入正弦波信號(hào)，其中，所述正弦波信號(hào)的頻率和幅度小于預(yù)定頻率值和預(yù)定幅度值；根據(jù)輸入所述感應(yīng)電機(jī)的定子電壓的實(shí)際值和所述感應(yīng)電機(jī)輸出的定子電流的實(shí)際值，利用所述感應(yīng)電機(jī)的全階狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)獲取所述感應(yīng)電機(jī)的定子電流的觀測(cè)值和轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值；根據(jù)所述正弦波信號(hào)的周期和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈相對(duì)于所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流的相位角延遲；以及根據(jù)所述計(jì)算的相位角延遲來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，和/或根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述定子電流的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的定子電阻，和/或根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。
全文摘要
一種用于辨識(shí)感應(yīng)電機(jī)參數(shù)的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。所述方法包括周期地向感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流中注入正弦波信號(hào)，所述正弦波信號(hào)的頻率和幅度小于預(yù)定頻率值和預(yù)定幅度值；根據(jù)輸入所述感應(yīng)電機(jī)的定子電壓的實(shí)際值和所述感應(yīng)電機(jī)輸出的定子電流的實(shí)際值，利用所述感應(yīng)電機(jī)的全階狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)獲取所述感應(yīng)電機(jī)的定子電流的觀測(cè)值和轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值；根據(jù)所述正弦波信號(hào)的周期和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈相對(duì)于所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁化電流的相位角延遲；以及根據(jù)所述計(jì)算的相位角延遲來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻，和/或根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述定子電流的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的定子電阻，和/或根據(jù)所述定子電流的觀測(cè)值與所述定子電流的實(shí)際值之間的差值和所述轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)值來(lái)計(jì)算所述感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。利用本發(fā)明的裝置和方法能夠準(zhǔn)確地獲取感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102236074SQ20101016314
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者吳學(xué)智, 姚吉隆, 趙研峰 申請(qǐng)人:西門子公司