專利名稱：一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，本發(fā)明還涉及一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識裝置。

背景技術(shù)：
異步電動機的矢量控制系統(tǒng)是一種基于轉(zhuǎn)子磁通保持不變的用磁場定向方式，以達到瞬時轉(zhuǎn)矩可控的高速度精度的變頻調(diào)速系統(tǒng)。矢量控制系統(tǒng)的性能完全依賴于電動機參數(shù)的準確程度，電動機參數(shù)的不準確將直接導(dǎo)致矢量控制的性能指標下降甚至導(dǎo)致變頻器故障。
常見的矢量控制系統(tǒng)方框圖如圖1所示。在圖1中，電動機參數(shù)被用在電動機動態(tài)模型計算、速度辯識中，可見電動機參數(shù)在矢量控制系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。如何準確的獲取異步電動機參數(shù)成為矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的關(guān)鍵。
異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)是異步電動機的重要參數(shù)，現(xiàn)有的辨識方法是通過快速傅立葉變換方法(Fast Fourier Transform，簡稱FFT)求得電流有功分量Im·cosθ和電流無功分量Im·sinθ。這就需要采樣正弦電流的一個周期的電流瞬時值并對所有電流瞬時值進行處理才能得到Im·cosθ和Im·sinθ。在正弦電流的一個周期中，一般會有幾百個甚至上千個這樣的瞬時值，這就需要對大量的數(shù)字進行處理，而且處理的方法非常復(fù)雜，使程序的計算量非常大，相應(yīng)要求處理器速度非?？欤@種方法對系統(tǒng)硬件的要求非常嚴格，難以在工程上得到實用。而且該方法還需對Im·cosθ和Im·sinθ做進一步處理得到Im*Im，然后再通過公式和分別求得異步電動機的轉(zhuǎn)子電阻以及定子、轉(zhuǎn)子漏感這些堵轉(zhuǎn)參數(shù)。而這個由Im·cosθ和Im·sinθ處理得到Im*Im的步驟使現(xiàn)有的辨識方法的復(fù)雜度進一步提高。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了克服以上的不足，提出了一種高精度且簡單的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法及裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，包括以下步驟 A.使所述異步電動機的其中一相繞組開路，在所述異步電動機的另兩相繞組上施加一定頻率的正弦交流電； B.按照一定采樣周期采樣流過所述兩相繞組上的電流瞬時值，根據(jù)電流瞬時值測試出電流幅值； C.當所述異步電動機穩(wěn)定時，測試出所述兩相繞組間的電壓幅值，并根據(jù)電壓為零時和電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位的差值測試出電壓、電流的相位差； D.根據(jù)計算出異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子電阻之和，根據(jù)計算出定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為所測得的電壓幅值，Im為達到所述異步電動機穩(wěn)定時兩相繞組上的電流幅值，θ為所測得的電壓、電流的相位差。
優(yōu)選地，所述測試出電壓、電流的相位差的方法如下從電壓相位為0的時刻開始判斷所采樣的電流瞬時值是否為零；并在是時記錄下電流瞬時值為零時的電壓相位角；由所述電壓相位角計算出電壓、電流的相位差。
進一步優(yōu)選地，所述測試出電壓、電流的相位差的方法如下 a)、從電壓相位為0的時刻開始判斷所采樣出的電流瞬時值，當出現(xiàn)in*in+1＜0時，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣的電流瞬時值；則記錄下第n+1次采樣時的電壓相位角θn+1； b)、通過公式或者公式

計算出電流為零時所對應(yīng)的電壓相位角，其中Ts為采樣周期，w為正弦電流角頻率，θ為電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位角； c)、由電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位角得出電壓、電流的相位差。
還包括測試異步電動機的定子電阻的步驟，所示定子、轉(zhuǎn)子電阻之和減去所述定子電阻即為轉(zhuǎn)子電阻。
所述步驟C和步驟D之間還包括如下步驟當所測試出的電壓、電流的相位差的輪次達到預(yù)設(shè)值時，對所有電壓、電流的相位差取平均值，對所有電流幅值取平均值，對所有電壓幅值取平均值。
所述步驟C和步驟D之間還包括如下步驟通過補償導(dǎo)通管壓降對電壓幅值進行修正。
所述異步電動機穩(wěn)定是指測試出的電流幅值達到電流額定值。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識裝置，包括電壓提供單元、電流瞬時值采樣單元、電流幅值測試單元、電動機狀態(tài)判斷單元、電壓幅值測試單元、電壓、電流相位差測試單元和堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓提供單元向異步電動機的兩相繞組上提供一定頻率的正弦交流電，所述異步電動機的另一相繞組開路；所述電流瞬時值采樣單元按照一定時間間隙采樣流過所述兩相繞組上的電流瞬時值并輸出至所述電流幅值測試單元；所述電動機狀態(tài)判斷單元判斷出電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出觸發(fā)信號至電流幅值測試單元、電壓幅值測試單元和電壓、電流相位差測試單元；所述電流幅值測試單元根據(jù)電流瞬時值測試出電流幅值，并在接收到觸發(fā)信號后將電流幅值輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓幅值測試單元接收到觸發(fā)信號后測試出所述兩相繞組間的電壓幅值并輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓、電流相位差測試單元接收到觸發(fā)信號后根據(jù)電壓為零時和電流為零時所對應(yīng)的電壓相位的差值測試出電壓、電流的相位差并輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元根據(jù)公式計算出異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子電阻之和以及定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為輸入的兩相繞組間的電壓幅值，Im為所述異步電動機穩(wěn)定時的兩相繞組上的電流幅值，θ為電壓、電流的相位差。
優(yōu)選地，所述電壓、電流相位差測試單元包括電壓相位識別模塊、電流瞬時值判斷模塊、電壓相位角收集模塊和電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓相位識別模塊判斷當前電壓相位是否為0，并在是時輸出第一激勵信號至電流瞬時值判斷模塊；所述電流瞬時值判斷模塊接收到第一激勵信號后判斷所述電流瞬時值采樣單元所輸出的電流瞬時值是否為零，并在是時輸出第二激勵信號至電壓相位角收集模塊；所述電壓相位角收集模塊接收到第二激勵信號后采樣當前的電壓相位角，并輸出至所述電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓、電流相位差計算模塊根據(jù)輸入的電壓相位角計算出電壓、電流相位差。
進一步優(yōu)選地，所述電壓、電流相位差測試單元包括電壓相位識別模塊、電流瞬時值判斷模塊、電壓相位角收集模塊、零電流對應(yīng)相位值計算模塊和電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓相位識別模塊判斷當前電壓相位是否為0，并在是時輸出第一激勵信號至電流瞬時值判斷模塊；所述電流瞬時值判斷模塊接收到第一激勵信號后判斷通過電流瞬時值采樣單元所輸入的相鄰兩次的電流瞬時值是否滿足in*in+1＜0，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣的電流瞬時值，并在是時輸出第二激勵信號至電壓相位角收集模塊；所述電壓相位角收集模塊接收到第二激勵信號后收集第n+1次采樣時的電壓相位角，并輸出至所述零電流對應(yīng)相位值計算模塊；所述零電流對應(yīng)相位值計算模塊根據(jù)輸入的電壓相位角處理得到電流為零時所對應(yīng)的電壓相位值，并輸出至所述電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓、電流相位差計算模塊根據(jù)輸入零電流時的電壓相位角計算出電壓、電流相位差。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是本發(fā)明方法不需要對正弦電流的一個周期中幾百個甚至上千個電流瞬時值通過快速傅立葉變換處理得到電流有功分量和電流無功分量，而是直接檢測正弦電壓和正弦電流來獲取正弦電壓和正弦電流之間的相位差，本發(fā)明的方法不需要對大量的數(shù)字進行處理、處理方法非常簡單、實用。此外本發(fā)明通過電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位值測試出電壓、電流的相位差，使所測得的電壓、電流的相位差非常精確，從而保證了所辨識出的堵轉(zhuǎn)參數(shù)的精確度。



圖1是常見的矢量控制系統(tǒng)方框圖； 圖2是變頻調(diào)速系統(tǒng)主回路示意圖； 圖3是異步電動機的穩(wěn)態(tài)等值電路示意圖； 圖4是異步電動機堵轉(zhuǎn)時的穩(wěn)態(tài)等值電路示意圖； 圖5是本發(fā)明方法的流程圖； 圖6是堵轉(zhuǎn)辨識過程中的PI調(diào)節(jié)原理示意圖； 圖7a、7b、7c、7d是堵轉(zhuǎn)辨識過程中電壓和電流波形示意圖； 圖8是本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施例方式 下面通過具體的實施方式并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
本發(fā)明揭示了一種精度高、操作簡單、且能在工程上得到廣泛應(yīng)用的離線辯識方法，如圖2所示，本發(fā)明方法是運用在電壓型交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)中的一種離線參數(shù)辯識方法，該方法基于如圖3所示的電動機穩(wěn)態(tài)等值電路，所辯識的參數(shù)均為穩(wěn)態(tài)等值電路中的參數(shù)。在如圖3所示的電動機穩(wěn)態(tài)等值電路中包括定子電阻r1、定子漏感L1、轉(zhuǎn)子電阻r2、轉(zhuǎn)子漏感L2、勵磁繞組等效電阻rm、勵磁繞組等效電感Lm組成的勵磁支路。
本發(fā)明的方法需要辨識出異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)，因而需要進行堵轉(zhuǎn)試驗。堵轉(zhuǎn)試驗又叫短路試驗，較準確的測量應(yīng)當采用三相堵轉(zhuǎn)試驗，異步電動機堵轉(zhuǎn)時，勵磁支路的阻抗遠遠大于轉(zhuǎn)子回路阻抗，因此可認為勵磁支路開路。忽略鐵損耗，這樣短路時的等效電路圖如圖4所示?？紤]到在實際應(yīng)用中對電動機進行堵轉(zhuǎn)比較困難，需要使用機械裝置固定轉(zhuǎn)子，又不能讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。本發(fā)明中采用單相短路試驗代替三相試驗。當電動機被加上單相正弦電壓時，沒有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，其電磁現(xiàn)象與三相堵轉(zhuǎn)時基本相同。具體方法是讓異步電動機的某一相(如B相)繞組開路，在所述異步電動機的另兩相(如A、C相)繞組之間施加一定頻率的正弦交流電，使另兩相繞組上流過的電流達到所述異步電動機的額定值，此時測量定子上的電流、電壓以及電壓和電流之間的相位角差值，即可計算出電動機的短路電阻和漏感。
如圖5所示，一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，包括如下步驟 第一步使所述異步電動機的一相繞組開路，在所述異步電動機的另兩相繞組上施加一定頻率的正弦交流電。如圖2所示，設(shè)在A相繞組和C相繞組上加電壓，正弦電壓可以這樣產(chǎn)生使與B相繞組相連的開關(guān)管T3、開關(guān)管T4始終關(guān)斷，相當于使B相繞組開路，在0度-180度相位之間，令T1始終導(dǎo)通，開關(guān)管T2、開關(guān)管T5始終關(guān)斷，對開關(guān)管T6施加脈寬按正弦規(guī)律變化的脈沖觸發(fā)其導(dǎo)通，則A相繞組和C相繞組之間出現(xiàn)正半周的正弦電壓；在180度-360度相位之間，令開關(guān)管T2始終導(dǎo)通，開關(guān)管T1、開關(guān)管T6始終關(guān)斷，對開關(guān)管T5施加脈寬按正弦規(guī)律變化的脈沖觸發(fā)其導(dǎo)通，則A相繞組和C相繞組之間出現(xiàn)負半周的正弦電壓。在施加正弦交流電時應(yīng)考慮死區(qū)的影響。
第二步按照固定頻率采樣流過所述A相繞組或C相繞組上的電流瞬時值，存儲一個周期的電流瞬時值計算得到電流幅值Im。正弦電流基波幅值的計算公式為，其中i為正弦電流瞬時值。將這個公式離散化，獲取一個周期的正弦電流瞬時值，即可得到正弦電流基波幅值Im。
第三步判斷異步電動機是否進入穩(wěn)定狀態(tài)，即所述電流幅值是否達到所述異步電動機的電流額定值，如果是就進入下一步。此時會在A相繞組或C相繞組上產(chǎn)生一個基波頻率為f，基波幅值為Um的正弦電壓。如圖6所示，為了保證電流達到額定而不至于過流，可以通過一個PI調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)加載在A相繞組和C相繞組之間的正弦電壓幅值，再通過PWM控制模塊將該特定電壓幅值的正弦交流電輸出給異步點擊，從而完成了對A相繞組和C相繞組之間的正弦電流幅值的調(diào)節(jié)。所述電流幅值是達到所述異步電動機的電流額定值是指兩者的差別小于一個預(yù)設(shè)誤差即可，并不要求電流幅值與異步電動機的額定電流值完全一樣。
第四步根據(jù)電流幅值是否達到所述異步電動機的額定電流值來測試出所述兩相繞組間的電壓幅值。如圖6所示，Ie為異步電動機的額定電流，Im為電流幅值，比例積分(PI)調(diào)節(jié)器根據(jù)Im和Ie生成輸出值K，該就是正弦電壓基波幅值與直流母線電壓之間的比例系數(shù)。因此，正弦電壓基波幅值就為Um＝K×Udc，其中Udc為直流母線電壓值，即圖2中的開關(guān)管T1集電極和開關(guān)管T2集電極間的電壓。
第五步根據(jù)電壓相位為零時和電流為零時所對應(yīng)的電壓相位值的差測試出電壓、電流的相位差。顯然第五步和第四步可以相互調(diào)換。如圖7a、7b、7c、7d所示，電壓和電流之間相位差的理想值為位置2和位置0之間的相位差。
為了獲取正弦電壓和正弦電流之間的相位差，可采用如下幾種方法 第一種從電壓相位為0的時刻開始判斷所采樣出的電流瞬時值是否為0；如果是，則記錄下此時的電壓相位角θn，所述電壓相位角θn即為電壓、電流的相位差。在圖7a、7b、7c和7d中，分別選擇從電壓相位為0時刻(對應(yīng)于位置0處)開始判斷采樣電流的瞬時值，當出現(xiàn)采樣出電流的瞬時值為0(對應(yīng)于位置2處)時，記錄當前時刻的電壓相位值，根據(jù)當前時刻的電壓相位角得出電壓、電流的相位差。
下面對所述第一種方法做進一步說明，在圖7a、7c中，選擇從電壓相位為0的時刻(對應(yīng)于位置0處)開始判斷采樣電流的瞬時值，在相位大于0度同時小于90度的范圍內(nèi)，當出現(xiàn)采樣電流的瞬時值為0(對應(yīng)于位置2處)時，記錄當前時刻的電壓相位值，用當前時刻的電壓相位值減去0即可得出正弦電壓和正弦電流之間的相位差。在圖7b、7d中，選擇從電壓相位為0的時刻(對應(yīng)于位置0處)開始判斷采樣電流的瞬時值，在相位大于180度同時小于270度的范圍內(nèi)，當出現(xiàn)采樣電流的瞬時值為0(對應(yīng)于位置2處)時時，記錄當前時刻的電壓相位值，用當前時刻的電壓相位值減去180度即可得出正弦電壓和正弦電流之間的相位差。
因為電流瞬時值是通過離散方式來采樣的，而離散方式會產(chǎn)生時間間隔，進而會導(dǎo)致采樣結(jié)果是斷續(xù)的而不是連續(xù)的，這就會造成在絕大多數(shù)情況下，很難出現(xiàn)采樣到的電流瞬時值剛好等于0(剛好在位置2處采樣)的情況，此時用戶就可以選用第二種方法獲取正弦電壓和正弦電流之間的相位差。
第二種如圖7a、7b、7c、7d所示，為了檢測到電壓和電流之間的相位差，可通過檢測位置1和位置3處的電流瞬時值來實現(xiàn)。即從電壓相位為0的時刻開始判斷所采樣出的電流瞬時值，當出現(xiàn)in*in+1＜0，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣的電流瞬時值，則記錄下第n+1次采樣時(對應(yīng)于位置3處)的電壓相位角θn+1；通過公式或者公式

計算出電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位值，其中Ts為采樣周期，w為正弦電流角頻率，θ為電壓、電流的相位差；由電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位值得出電壓、電流的相位差。
下面對所述第二種方法做進一步說明，在圖7a、7c中，選擇從電壓相位為0的時刻(對應(yīng)于位置0處)開始判斷采樣電流的瞬時值，在相位大于0度同時小于90度的范圍內(nèi)，當出現(xiàn)in*in+1＜0(包括圖7a中的in＜0、in+1＞0和圖7c中的in＞0、in+1＜0)時，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣時(對應(yīng)于位置3處)的電流瞬時值，則記錄下第n+1次采樣時的電壓相位角θn+1。在圖7b、7d中，選擇從電壓相位為0的時刻(對應(yīng)于位置0處)開始判斷采樣電流的瞬時值，在相位大于180度同時小于270度的范圍內(nèi)，當出現(xiàn)in*in+1＜0(包括圖7b中的in＜0、in+1＞0和圖7d中的in＞0、in+1＜0)時，則記錄下第n+1次采樣時的電壓相位角θn+1。設(shè)采樣周期為Ts，則位置1和位置3之間的相位跨越為Δθ3-1＝w*Ts，其中w為正弦電流角頻率。上述電壓相位為0的時刻用戶可以根據(jù)需要進行設(shè)定，可以從電壓為0的點中選取即可。
由于采樣周期很短，一般都是微秒級的，因此，相對于一個電流周期而言，可以認為從位置1到位置3是近似線性過渡的，因而可以認為預(yù)期的位置2與實際的位置3之間的相位跨越為，其中Δθ3-2為位置3和位置2之間的相位差，Δθ3-1為位置3和位置1之間的相位差，這個公式對圖7a、7b、7c、7d四種情況都適用。
因此，修正后的正弦電壓和正弦電流之間的相位差為 對于圖7a和7c這兩種情況，；對于圖7b和7d這兩種情況，

其中，θ即為電壓、電流的相位差。
第六步為了減小誤差，可以通過多次取平均值的方法來獲取多組正弦電壓和正弦電流之間的相位差，然后求取平均值，并把這些平均值作為第七步公式的輸入。這時可以把與這些組相對應(yīng)的正弦電流幅值、正弦電壓幅值也取平均值作為第七步公式的輸入，或者將最后一次的正弦電流幅值、正弦電壓幅值作為第七步公式的輸入。
在第五步之后判斷電壓、電流的相位差的獲取輪次是否達到預(yù)設(shè)值，如果是對這些輪次的正弦電流幅值、正弦電壓幅值和正弦電壓和正弦電流之間的相位差取平均值并作為第七步公式的輸入；如果否則將獲取輪次加1并返回第一步。
顯然，用戶也可根據(jù)需要，分別對異步電動機的三相繞組中的每一種兩兩組合情況都進行測試，求取正弦電流幅值、正弦電壓幅值、以及正弦電壓和正弦電流之間的相位差的平均值。所述第六步可以被看成一個優(yōu)選的步驟，即由第五步直接進入第七步也是可以的。
第七步根據(jù)所獲取的正弦電流幅值Im、正弦電壓幅值Um和電壓電流相位差θ，并詳細考慮矢量控制系統(tǒng)中導(dǎo)通管壓降的影響，依據(jù)公式，就可算得異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子的電阻之和以及定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為異步電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)時的兩相繞組間的電壓幅值，Im為異步電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)時的兩相繞組上的電流幅值，θ為異步電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)時的電壓、電流的相位差，R為異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子的電阻之和，X為異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子漏感。
考慮到導(dǎo)通管壓降的影響，我們可以對正弦電壓幅值Um進行修正，設(shè)修正后的電壓幅值為Um11，則定子、轉(zhuǎn)子的電阻之和為定子、轉(zhuǎn)子漏感為。電壓幅值的具體修正方法已經(jīng)是成熟的技術(shù)，本發(fā)明不再贅述。
在堵轉(zhuǎn)辨識之前，可以先測試出異步電動機的定子電阻，所示定子、轉(zhuǎn)子電阻之和減去所述定子電阻即為轉(zhuǎn)子電阻。因為測試異步電動機的定子電阻是一種成熟的技術(shù)，所以此處不再贅述。
從本步中可以看出轉(zhuǎn)子電阻阻值和與電壓電流相位差密切相關(guān)，堵轉(zhuǎn)辨識的結(jié)果很大程度上依賴于采樣的電壓電流值以及電壓電流相位差，因此，電壓電流相位差的提取必須盡可能精確，否則將可能導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)辨識出的轉(zhuǎn)子電阻忽大或忽小，并導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)辨識結(jié)果的不穩(wěn)定，本發(fā)明的方法可以實現(xiàn)對電壓電流相位差的精確提取，從而保證本發(fā)明方法的辨識結(jié)果的穩(wěn)定性，進而確保異步電動機的矢量控制系統(tǒng)的控制性。
下面通過一個對比實驗對本發(fā)明的效果做進一步說明使用本發(fā)明的方法對額定功率為15KW的電動機進行了參數(shù)辯識試驗，并直接根據(jù)辨識出的電動機參數(shù)，進行了15KW異步電動機的開環(huán)矢量運行。表1列出了該異步電動機的銘牌參數(shù)。
表1 表2給出了本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)對異步電動機堵轉(zhuǎn)參數(shù)的辨識結(jié)果。
表2 采用本發(fā)明對異步電動機進行了堵轉(zhuǎn)辨識，堵轉(zhuǎn)辨識結(jié)束后，對15KW異步電動機進行開環(huán)矢量運行到50Hz，測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)精度小于±3轉(zhuǎn)/分鐘。
采用現(xiàn)有技術(shù)對異步電動機進行了堵轉(zhuǎn)辨識，辨識結(jié)束后，對15KW異步電動機進行開環(huán)矢量運行到50Hz，六組參數(shù)中，只有兩組電動機參數(shù)能保證開環(huán)矢量運行達到了轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)精度小于±3轉(zhuǎn)/分鐘，其余四組電動機參數(shù)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)精度都超過±3轉(zhuǎn)/分鐘。顯然，現(xiàn)有技術(shù)在大多數(shù)情況下是無法保證控制性能的。
從表2中可以看出，現(xiàn)有技術(shù)辨識出的轉(zhuǎn)子電阻阻值漂移非常大，前后兩次辨識結(jié)果偏差基本都超過5％(只有第2次和第3次這相鄰兩次辨識結(jié)果的偏差小于5％)。而本發(fā)明辨識出的轉(zhuǎn)子電阻阻值漂移非常小，前后兩次辨識結(jié)果偏差都小于1.5％。因此，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)在辨識結(jié)果穩(wěn)定性和保證控制性能方面都有顯著提高。
如圖8所示，一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識裝置，包括電壓提供單元、電流瞬時值采樣單元、電流幅值測試單元、電動機狀態(tài)判斷單元、電壓幅值測試單元、電壓、電流相位差測試單元和堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓提供單元向異步電動機的兩相繞組上提供一定頻率的正弦交流電，所述異步電動機的另一相繞組開路；所述電流瞬時值采樣單元按照一定采樣周期采樣流過所述兩相繞組上的電流瞬時值并輸出至所述電流幅值測試單元；所述電動機狀態(tài)判斷單元判斷出電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出觸發(fā)信號至電流幅值測試單元、電壓幅值測試單元和電壓、電流相位差測試單元；所述電流幅值測試單元根據(jù)電流瞬時值測試出電流幅值，并在接收到觸發(fā)信號后將電流幅值輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓幅值測試單元接收到觸發(fā)信號后測試出所述兩相繞組間的電壓幅值并輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓、電流相位差測試單元接收到觸發(fā)信號后根據(jù)電壓為零時和電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位的差值測試出電壓、電流的相位差并輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元根據(jù)公式計算出異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子電阻之和以及定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為輸入的兩相繞組間的電壓幅值，Im為所述異步電動機穩(wěn)定時的兩相繞組上的電流幅值，θ為電壓、電流的相位差。
所述電壓、電流相位差測試單元可以采用如下的方式實現(xiàn)所述電壓、電流相位差測試單元包括電壓相位識別模塊、電流瞬時值判斷模塊、電壓相位角收集模塊和電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓相位識別模塊判斷當前電壓相位是否為0，并在是時輸出第一激勵信號至電流瞬時值判斷模塊；所述電流瞬時值判斷模塊接收到第一激勵信號后判斷所述電流瞬時值采樣單元所輸出的電流瞬時值是否為零，并在是時輸出第二激勵信號至電壓相位角收集模塊；所述電壓相位角收集模塊接收到第二激勵信號后采樣當前的電壓相位角，并輸出至所述電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓、電流相位差計算模塊根據(jù)輸入的電壓相位角計算出電壓、電流相位差。
所述電壓、電流相位差測試單元包括電壓相位識別模塊、電流瞬時值判斷模塊、電壓相位角收集模塊、零電流對應(yīng)相位值計算模塊和電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓相位識別模塊判斷當前電壓相位是否為0，并在是時輸出第一激勵信號至電流瞬時值判斷模塊；所述電流瞬時值判斷模塊接收到第一激勵信號后判斷通過電流瞬時值采樣單元所輸入的相鄰兩次的電流瞬時值是否滿足in*in+1＜0，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣的電流瞬時值，并在是時輸出第二激勵信號至電壓相位角收集模塊；所述電壓相位角收集模塊接收到第二激勵信號后收集第n+1次采樣時的電壓相位角，并輸出至所述零電流對應(yīng)相位值計算模塊；所述零電流對應(yīng)相位值計算模塊根據(jù)輸入的電壓相位角處理得到電流為零時所對應(yīng)的電壓相位值，并輸出至所述電壓、電流相位差計算模塊；所述電壓、電流相位差計算模塊根據(jù)輸入零電流時的電壓相位角計算出電壓、電流相位差。
以上內(nèi)容是結(jié)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(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，所做出的若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于，包括以下步驟
A.使所述異步電動機的其中一相繞組開路，在所述異步電動機的另兩相繞組上施加一定頻率的正弦交流電；
B.按照一定采樣周期采樣流過所述兩相繞組上的電流瞬時值，根據(jù)電流瞬時值測試出電流幅值；
C.當所述異步電動機穩(wěn)定時，測試出所述兩相繞組間的電壓幅值，并根據(jù)電壓為零時和電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位的差值測試出電壓、電流的相位差；
D.根據(jù)計算出異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子電阻之和，根據(jù)計算出定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為所測得的電壓幅值，
Im為達到所述異步電動機穩(wěn)定時兩相繞組上的電流幅值，θ為所測得的電壓、電流的相位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于所述測試出電壓、電流的相位差的方法具體如下從電壓相位為0的時刻開始判斷所采樣的電流瞬時值是否為零；并在是時記錄下電流瞬時值為零時的電壓相位角；由所述電壓相位角計算出電壓、電流的相位差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于所述測試出電壓、電流的相位差的方法具體如下
a)、從電壓相位為0的時刻開始判斷所采樣出的電流瞬時值，當出現(xiàn)in*in+1＜0時，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣的電流瞬時值；則記錄下第n+1次采樣時的電壓相位角θn+1；
b)、通過公式或者公式
計算出電流為零時所對應(yīng)的電壓相位角，其中Ts為采樣周期，w為正弦電流角頻率，θ為電流為零時所對應(yīng)的電壓相位角；
c)、由電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位角得出電壓、電流的相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于還包括測試異步電動機的定子電阻的步驟，所示定子、轉(zhuǎn)子電阻之和減去所述定子電阻即為轉(zhuǎn)子電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于所述步驟C和步驟D之間還包括如下步驟當所測試出的電壓、電流的相位差的輪次達到預(yù)設(shè)值時，對所有電壓、電流的相位差取平均值，對所有電流幅值取平均值，對所有電壓幅值取平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于所述步驟C和步驟D之間還包括如下步驟通過補償導(dǎo)通管壓降對電壓幅值進行修正。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法，其特征在于所述異步電動機穩(wěn)定是指測試出的電流幅值達到電流額定值。
8.一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識裝置，其特征在于包括電壓提供單元、電流瞬時值采樣單元、電流幅值測試單元、電動機狀態(tài)判斷單元、電壓幅值測試單元、電壓、電流相位差測試單元和堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；所述電壓提供單元向異步電動機的兩相繞組上提供一定頻率的正弦交流電，所述異步電動機的另一相繞組開路；
所述電流瞬時值采樣單元按照一定采樣周期采樣流過所述兩相繞組上的電流瞬時值并輸出至所述電流幅值測試單元；
所述電動機狀態(tài)判斷單元判斷出電動機處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出觸發(fā)信號至電流幅值測試單元、電壓幅值測試單元和電壓、電流相位差測試單元；所述電流幅值測試單元根據(jù)電流瞬時值測試出電流幅值，并在接收到觸發(fā)信號后將電流幅值輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；
所述電壓幅值測試單元接收到觸發(fā)信號后測試出所述兩相繞組間的電壓幅值并輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；
所述電壓、電流相位差測試單元接收到觸發(fā)信號后根據(jù)電壓為零時和電流為零時所對應(yīng)電壓相位的差值測試出電壓、電流的相位差并輸出至堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元；
所述堵轉(zhuǎn)參數(shù)處理單元根據(jù)公式計算出異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子電阻之和以及定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為輸入的兩相繞組間的電壓幅值，Im為所述異步電動機穩(wěn)定時的兩相繞組上的電流幅值，θ為電壓、電流的相位差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識裝置，其特征在于所述電壓、電流相位差測試單元包括電壓相位識別模塊、電流瞬時值判斷模塊、電壓相位角收集模塊和電壓、電流相位差計算模塊；
所述電壓相位識別模塊判斷當前電壓相位是否為0，并在是時輸出第一激勵信號至電流瞬時值判斷模塊；
所述電流瞬時值判斷模塊接收到第一激勵信號后判斷所述電流瞬時值采樣單元所輸出的電流瞬時值是否為零，并在是時輸出第二激勵信號至電壓相位角收集模塊；
所述電壓相位角收集模塊接收到第二激勵信號后采樣當前的電壓相位角，并輸出至所述電壓、電流相位差計算模塊；
所述電壓、電流相位差計算模塊根據(jù)輸入的電壓相位角計算出電壓、電流相位差。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識裝置，其特征在于所述電壓、電流相位差測試單元包括電壓相位識別模塊、電流瞬時值判斷模塊、電壓相位角收集模塊、零電流對應(yīng)相位值計算模塊和電壓、電流相位差計算模塊；
所述電壓相位識別模塊判斷當前電壓相位是否為0，并在是時輸出第一激勵信號至電流瞬時值判斷模塊；
所述電流瞬時值判斷模塊接收到第一激勵信號后判斷通過電流瞬時值采樣單元所輸入的相鄰兩次的電流瞬時值是否滿足in*in+1＜0，其中in為第n次采樣的電流瞬時值，in+1為第n+1次采樣的電流瞬時值，并在是時輸出第二激勵信號至電壓相位角收集模塊；
所述電壓相位角收集模塊接收到第二激勵信號后收集第n+1次采樣時的電壓相位角，并輸出至所述零電流對應(yīng)相位值計算模塊；
所述零電流對應(yīng)相位值計算模塊根據(jù)輸入的電壓相位角處理得到電流為零時所對應(yīng)的電壓相位值，并輸出至所述電壓、電流相位差計算模塊；
所述電壓、電流相位差計算模塊根據(jù)輸入零電流時的電壓相位角計算出電壓、電流相位差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種異步電動機的堵轉(zhuǎn)參數(shù)辨識方法及裝置，該方法包括以下步驟使所述異步電動機的其中一相繞組開路，在所述異步電動機的另兩相繞組上施加一定頻率的正弦交流電；按照一定采樣周期采樣流過所述兩相繞組上的電流瞬時值，根據(jù)電流瞬時值測試出電流幅值；當所述異步電動機穩(wěn)定時，測試出所述兩相繞組間的電壓幅值，并根據(jù)電流瞬時值為零時所對應(yīng)的電壓相位值測試出電壓、電流的相位差；根據(jù)式(Ⅰ)計算出異步電動機的定子、轉(zhuǎn)子電阻之和以及定子、轉(zhuǎn)子漏感，其中Um為所測得的電壓幅值，Im為達到所述異步電動機穩(wěn)定時兩相繞組上的電流幅值，θ為所測得的電壓、電流的相位差。本發(fā)明的方法和裝置實現(xiàn)簡單、辨識結(jié)果精度高。
文檔編號H02P21/14GK101150294SQ200710077228
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者彭敏志 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司