一种异步电机转子时间常数调节方法技术

本发明专利技术公开了一种异步电机转子时间常数调节方法，先判断额定励磁电流是否准确；令电机在空载下高速运行，录取几个不同转速阶段下的变频器实际调制系数，计算得到正常情况下应有的理论调制系数，比较两者的值，并调整系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；在确定系统设定的励磁电流值接近于额定励磁电流值的基础上，令电机在高速情况下带中载或重载运行，录取几个不同速度阶段的变频器实际调制系数，同时计算对应的转速下的调制系数，在几个不同的速度点比较两者的值；该方法效率高，费时少，可快速掌握该方法并应用于现场调试中，使电机转子时间常数接近真实值，从而保障电机工作在最佳状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于异步电机有速度传感器间接矢量控制领域，具体涉及一种转子时间常数调整方法,主要适用于异步电机矢量控制中不带扭矩测试仪或力矩测试设备，且转子时间常数偏差比较大的场合。
技术介绍
交流异步电机具有结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、惯量小、运行可靠、很少需要维护和可用于恶劣环境等优点，在工农业生产中得到了极广泛的应用。交流异步电机调速的方法也在不断发展，70年代后，一种新型控制思想——矢量控制受到了推广和普及，被广泛应用于各个行业中。矢量控制是以坐标变化理论为基础，把交流电机分解为磁化电流分量和与之垂直的转矩电流分量，然后对两个分量加以控制，因此电机参数准确与否直接关系到矢量控制的性能高低。在基于转子磁场定向的矢量控制方法中，转子时间常数对系统力矩控制性能的影响较为重要，在现场调试中，由于参数辨识不准确或者其他原因会出现控制系统中的转子时间常数τr与电机真实的转子时间常数τr_real不一致的情况，且当该偏差较大时，会影响到系统的正常控制。要解决转子时间常数不准的问题可在变频器内部程序中加入一些自适应算法，在变频器运行过程中实时校正转子时间常数。但目前这些自适应算法都较为复杂，将其转化为实际工程可用的方法有一定难度，因此许多变频器内部程序并未附带此功能，而且对于一些低端变频器而言，其电机参数识别功能也较弱，往往难以辨识出正确的转子时间常数。现场调试的工程师常常根据自己的经验来设置转子时间常数，这也带有一定盲目性和风险性。因此，如何在现场调试中根据测试数据快速地获取正确的转子时间常数是非常重要且有一定难度的问题。而且在一些实际应用场合中，可能没有扭矩测试以或类似的力矩测试设备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对没有扭矩测试以或类似的力矩测试设备的工况下，通过观察电机运行时变频器的调制系数来对转子时间常数是否准确进行大致的判断，手动调节电机参数，改变转子时间常数，使电机工作在最佳状态。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种异步电机转子时间常数调节方法，包括以下调节步骤：步骤一：判断额定励磁电流是否准确令电机在空载下高速运行，录取几个不同转速阶段下的变频器实际调制系数Mpro_real，同时根据调制系数的计算公式计算得到正常情况下应有的理论调制系数Mpro_ref，比较两者的值，并调整系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real<Mpro_ref时，可以逐步增大系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real≈Mpro_ref时，系统设定的励磁电流值比较接近于真实的额定励磁电流值；当Mpro_real>Mpro_ref时，可以逐步减小系统设定的励磁电流值，直至几个不同的速度点两调制系数都比较接近为止；步骤二：判断转子时间常数是否准确在步骤一确定系统设定的励磁电流值接近于额定励磁电流值的基础上，令电机在高速情况下带中载或重载运行，录取几个不同速度阶段的变频器实际调制系数Mpro_real，同时计算对应的转速下的调制系数Mpro_ref，在几个不同的速度点比较两者的值；当Mpro_real<Mpro_ref时，可以通过逐步减小转子电阻设定值R'r，使k值增大，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real≈Mpro_ref时，系统设定的转子时间常数值比较接近于真实的转子时间常数值；当Mpro_real>Mpro_ref时，可以通过逐步增大转子电阻设定值R'r，使k值减小，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止。所述的调制系数公式为：Mpro_ref≈2f1fNim_refim_NUNUdc≈2n1nNim_refim_NUNUdc]]>本专利技术的有益效果是：经过上述两个步骤，基本上可以得到较为准确的转子电阻R'r，进而得到较为准确的转子时间常数τ'r。本专利技术针对目前工程应用中驱动交流异步电机的变频器参数辨识大多不精确的情况，基于异步电机等效电路，通过简化得到了基于调制系数进行转子调整时电机运行工况的两个条件，并给出了通过调制系数进行判断的依据，然后通过基于调制系数进行转子时间常数调整时的两个步骤，使电机转子时间常数接近真实值，从而保障电机工作在最佳状态；该方法效率高，费时少，没有工程经验的工程师也可快速掌握该方法并应用于现场调试中，该方法在系统中不带扭矩测试仪或力矩测试设备，且转子时间常数偏差比较大的时候比较有用。附图说明图1是异步电机等效电路图；图2是转子时间常数偏移系数k＝0.8时不同转矩电流与励磁电流比例系数kmt对应的励磁电流变化系数k2值；图3是转子时间常数偏移系数k＝1.2时不同转矩电流与励磁电流比例系数kmt对应的励磁电流变化系数k2值。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在一些实际应用场合中，可能没有扭矩测试以或类似的力矩测试设备，在该工况下，可以考虑通过观察电机运行时变频器的调制系数来对转子时间常数是否准确进行大致的判断，并给出调整方法。本专利技术主要适用异步电机矢量控制中不带扭矩测试仪或力矩测试设备，且转子时间常数偏差比较大的场合，通过观察电机运行时变频器的调制系数来对转子时间常数准确度进行大致的判断，根据转子时间常数偏移系数曲线对转子时间常数进行调整。图1所示为异步电机等效电路图，其中，为电机端口相电压，ω1为电机运行时的同步频率，为电机定子侧电流值，为电机励磁支路上的电流值，为电机转子支路电流值，Rs为定子电阻，Rr为转子电阻，s为转差率，为漏感电动势，Lm为励磁电感，Lsσ为定子漏感，Lrσ为转子漏感。由该图不难得到：U·s=E·m+(Rs+jω1Lsσ)I·1E·m=jω1LmI·m=(Rrs+jω1Lrσ)I·2I·1=I·m+I·m---(1)]]>当电机转速比较高的时候，就会有ω1Lm>>Rs，考虑到一般情况下，定子漏感远小于电机励磁电感值Lsσ<<Lm，这样，当电机同步频率高到某一程度时，可近似认为U·s≈E·m=jω1LmI·m---(2)]]>结合参数辨识中，空载励磁电流即为根据电机额定电压额定频率得到的V/f曲线，在某一较高频率下空载运行时得到的电流。而在矢量控制中，即将该电流作为励磁电流给定值，基于此，可以认为矢量控制下的励磁电流值即为图1中的励磁支路电流值。这样就有Us≈Em＝ω1Lmim_ref (3)式中im_ref为励磁电流给定值。变频器带电机运行时，其调制系数M的计算公式为M=23UsUdckM_max---(4)]]>其中，M为变频器带电机运行时的输出电压调制系数；Udc为变频器母线电压值；kM_max为当前变频器的调制模式下能够输出的最大的调制比，通常将该值取为1。结合式(3)、(4)，可得Mpro≈23ω1Lmim本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步电机转子时间常数调节方法，通过观察电机运行时变频器的调制系数来对转子时间常数准确度进行大致的判断，根据转子时间常数偏移系数曲线对转子时间常数进行调整，其特征在于：包括以下调节步骤步骤一：判断额定励磁电流是否准确令电机在空载下高速运行，录取几个不同转速阶段下的变频器实际调制系数Mpro_real，同时根据调制系数的计算公式计算得到正常情况下应有的理论调制系数Mpro_ref，比较两者的值，并调整系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real＜Mpro_ref时，可以逐步增大系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real≈Mpro_ref时，系统设定的励磁电流值比较接近于真实的额定励磁电流值；当Mpro_real>Mpro_ref时，可以逐步减小系统设定的励磁电流值，直至几个不同的速度点两调制系数都比较接近为止；步骤二：判断转子时间常数是否准确在步骤一确定系统设定的励磁电流值接近于额定励磁电流值的基础上，令电机在高速情况下带中载或重载运行，录取几个不同速度阶段的变频器实际调制系数Mpro_real，同时计算对应的转速下的调制系数Mpro_ref，在几个不同的速度点比较两者的值；当Mpro_real＜Mpro_ref时，可以通过逐步减小转子电阻设定值R'r，使k值增大，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real≈Mpro_ref时，系统设定的转子时间常数值比较接近于真实的转子时间常数值；当Mpro_real>Mpro_ref时，可以通过逐步增大转子电阻设定值R'r，使k值减小，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止。...

【技术特征摘要】
1.一种异步电机转子时间常数调节方法，通过观察电机运行时变频器的调制系数来对转子时间常数准确度进行大致的判断，根据转子时间常数偏移系数曲线对转子时间常数进行调整，其特征在于：包括以下调节步骤步骤一：判断额定励磁电流是否准确令电机在空载下高速运行，录取几个不同转速阶段下的变频器实际调制系数Mpro_real，同时根据调制系数的计算公式计算得到正常情况下应有的理论调制系数Mpro_ref，比较两者的值，并调整系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real＜Mpro_ref时，可以逐步增大系统设定的励磁电流值，直至几个不同速度点两调制系数都比较接近为止；当Mpro_real≈Mpro_ref时，系统设定的励磁电流值比较接近于真实的额定励磁电流值；当Mpro_real>Mpro_ref时，可以逐步减小系统设定的励磁电流值，直至几个不同的速度点两调制系数都比较接近为止；步骤二：判断转子时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，姬凯，杨进京，刘忠举，赵影，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42