感应电机参数辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种感应电机参数辨识方法，其包括：S10、辨识电机定子相电阻Rs；S20、辨识电机定子相漏感Lsσ；S30、辨识电机定转子等效励磁电感Lm、等效定子自感Ls和等效转子自感Lr；S40、检测电机转子时间常数初始值Tr0；S50、计算转子电阻初始值Rr0；S60、计算转子电阻修正值Rr；S70、计算电机转子时间常数修正值Tr。利用本发明专利技术所述感应电机参数辨识方法，可以不用增加任何设备，例如三相调压器、三相功率计等，进行感应电机参数在线辨识矢量控制。而且该方法简单易行，准确度很高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种在矢量控制变频调速系统中获得感应电机参数的方法。
技术介绍
应用于电动汽车、混合动力汽车的感应电机主要采用矢量控制方式进行变频驱动，而矢量控制系统的性能完全依赖于控制策略中所用到的电机参数的准确程度。由感应电机铭牌数据或产品手册中的数据推算出来的部分参数，通常会有较大的偏差。如果电机参数不准确，将会导致磁场定向不准确,系统效率下降,扭矩输出精度变差，严重时甚至导致系统失控。感应电机参数辨识主要有离线辨识和在线辨识两种方法。离线辨识主要有空载试验、堵转试验、阶跃响应试验等方法；在线辨识主要有卡尔曼滤波法、自校正控制法、滑模变结构法等几种典型方法。这些方法普遍存在辨识参数精度不高或辨识过程复杂等缺点，程序运算量大，对处理器运行速度要求较高，难以实现工程化。公告号CN1354557A《感应电机参数辨识方法》的专利提出了利用伏安法测定子电阻，利用堵转试验、空载试验并结合FFT分析来计算转子电阻、定转子漏感、励磁电抗的离线参数辨识方法。该方法虽然可通过傅立叶分析得到精确的测试电流基波幅值，但由于很难准确补偿逆变器的非线性，最终计算出的电机参数其精确度是不可信的。况且FFT算法的编写是一项较繁杂的工作。公告号CN101783646A《感应电机定子电阻及温度参数辨识方法》的专利提出了利用模型参考自适应系统来自动辨识定子电阻，以改善基于定子磁场定向的矢量控制在低速运行时的性能。该方法对应用更广泛的基于转子磁场定向的感应电机矢量控制系统并不适用。公告号CN100533947C《交流回转机常数测量装置》的专利通过阶跃响应试验和频率响应试验来测量电机参数。但由于逆变器管压降、互锁效应等的影响无法准确补偿，在实际实施时其计算定转子漏感、定子电阻的值均存在不小误差，其计算出的互感和转子电阻的值有可能不合理。公告号CN1299184A《感应电动机的矢量控制装置》的专利使用dq轴前馈电压指令、dq轴电压指令值、转矩和磁通电流指令值来计算转子电阻修正值。但是该方法只适用于基于转子磁链间接磁场定向的矢量控制系统。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种感应电机参数辨识方法，可以比现有技术更准确地测量感应电机的电参数，并且用户可以方便地进行操作。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种感应电机参数辨识方法，其包括：S10、辨识电机的定子相电阻Rs；S20、辨识电机的定子相漏感Lsσ；S30、辨识电机的定转子等效励磁电感Lm、等效定子自感Ls和等效转子自感Lr；S40、检测电机的转子时间常数初始值Tr0；S50、计算转子的电阻初始值Rr0；S60、计算转子电阻修正值Rr；S70、计算电机转子时间常数修正值Tr。可选的，所述步骤S10中，通过控制施加在三相或两相绕组的直流电压平均值Us，记录某相电流Is，得到Us-Is关系曲线；通过数值拟合方法找出该曲线的趋势线，趋势线的斜率为定子相电阻Rs的阻值。可选的，所述步骤S20中，给电机中的某一相施加额定幅值的直流电压us，记录从刚施加电压到过流保护所用的时间Δt；如果不考虑电机的定子相电阻Rs，则如果考虑电机的定子相电阻Rs，则式中Lrσ为电机的转子相漏感；Δis为电流增量，其值为额定电流。可选的，所述步骤S30中，用测功机将被测电机拖动到某一转速ωr，控制所施加三相电压的转速与ωr相同，逐渐增加所施加电压的幅值U*,将电压幅值U*与对应相电流幅值Is的数据点绘制在同一图表中，得到U*-Is关系曲线；U*-Is关系曲线各处的斜率对应各励磁电流下的定子相电感值LA；式中，Lm1为定转子各相绕组的励磁电感。可选的，所述步骤S30中，所述等效定子自感Ls和等效转子自感Lr为：可选的，在所述步骤S40中，式中，和为在额定电压和额定转速下电机的转差速度；is1和is2分别为转差速度为和时的励磁电流值，Te1和Te2为转差速度为和时对应的转矩值。可选的，记录n个点的is和Te数据，并根据这些数据得到(n-1)！个转子时间常数的计算值；将(n-1)！个转子时间常数的计算值进行平均即可得最终的转子时间常数初始值Tr0的估算值，其中，为在额定电压和额定转速下电机的转差速度；is为转差速度为时的励磁电流值，Te为转差速度为时的对应的转矩值。可选的，在所述步骤S50中，所述感应电机在某基准温度下的转子初始电阻值Rr0通过以下公式计算得到：Rr0＝Lr/Tr0；其中Lr为该非饱和励磁电流下计算出的等效转子自感；Tr0为该温度时非饱和励磁电流下计算出的转子时间常数初始值。可选的，在所述步骤S60中，将感应电机的无功功率模型Qref＝uqsids-udsiqs选为参考模型，将另一种无功功率模型作为可调模型；当温度变化导致转子电阻变化时，两种无功功率模型间产生偏差；此偏差经过自适应调整机构生成转子电阻的修正量，从而对可调模型中的转子电阻进行修正；经过对转子电阻的反复修正，两种功率模型之间偏差重新为零，此时所得到的修正后的转子电阻修正值Rr就是实际的电阻值。可选的，在所述步骤S70中，根据步骤S60得到的转子电阻修正值Rr，结合基于转子磁场定向矢量控制中当前电机励磁电流和电机U*-Is曲线的斜率得出转子等效自感Lr的值；所述转子时间常数修正值Tr＝Lr/Rr。本专利技术具有如下有益效果：利用本专利技术所述感应电机参数辨识方法，可以不用增加任何设备，例如三相调压器、三相功率计等，进行感应电机参数在线辨识矢量控制。而且该方法简单易行，准确度很高。附图说明图1为本专利技术的感应电机参数辨识方法的流程图；图2为辨识定子相电阻Rs的系统结构图图3为辨识定子电阻Rs的Us-Is曲线图4为检测定转子漏感的I-t试验曲线图5为计算电机定转子等效励磁电感的系统结构图；图6为计算电机定转子等效励磁电感的U*-Is试验曲线；图7为检测电机转子时间常数初始值Tr0的试验数据；图8为计算转子电阻修正值Rr的系统框图；图9参考自适应系统(MRAS)修正转子电阻的控制结构图；图10a某感应电机150Nm@1000rpm未采用MRAS算法运行18min的功率、转子时间常数和温度波形；图10b某感应电机150Nm@1000rpm未采用MRAS算法运行18min的输出扭矩和温度波形；图11a某感应电机150Nm@1000rpm采用MRAS算法运行58min的功率、转子时间常数和温度波形；图11b某感应电机150Nm@1000rpm采用MRAS算法运行58min的输出扭矩和温度波形。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步阐述。实施例1参考图1，本实施例提供了一种感应电机参数辨识方法，按照感应电机各电参数的辨识顺序，其包括以下步骤：S10、辨识电机定子相电阻Rs；其中，辨识电机定子相电阻的系统结构图如图2所示。本实施例中，辨识电机定子相电阻采用伏安法，即可以采用两相绕组通直流电，也可采用三相绕组通直流电的方法。理论上相电阻值可通过稳态时的相电压除以相电流得出。但由于逆变器非线性特性(互锁时间、管压降、开通关断延时等)的影响，无法准确测出施加在电机各相绕组的电压。因此，辨识过程中逐渐加大施加在相绕组的电压Us，记录与该电压对应的相电流Is，将相电压作为纵坐标，相电流作为横坐标，把对应点的数据绘制在同一图表中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电机参数辨识方法，其特征在于，包括：S10、辨识电机的定子相电阻Rs；S20、辨识电机的定子相漏感Lsσ；S30、辨识电机的定转子等效励磁电感Lm、等效定子自感Ls和等效转子自感Lr；S40、检测电机的转子时间常数初始值Tr0；S50、计算转子电阻初始值Rr0；S60、计算转子电阻修正值Rr；S70、计算电机的转子时间常数修正值Tr。

【技术特征摘要】
1.一种感应电机参数辨识方法，其特征在于，包括：S10、辨识电机的定子相电阻Rs；S20、辨识电机的定子相漏感Lsσ；S30、辨识电机的定转子等效励磁电感Lm、等效定子自感Ls和等效转子自感Lr；S40、检测电机的转子时间常数初始值Tr0；S50、计算转子电阻初始值Rr0；S60、计算转子电阻修正值Rr；S70、计算电机的转子时间常数修正值Tr。2.根据权利要求1所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S10中，通过控制施加在三相或两相绕组的直流电压平均值Us，记录某相电流Is，得到Us-Is关系曲线；通过数值拟合方法找出该曲线的趋势线，趋势线的斜率为定子相电阻Rs的阻值。3.根据权利要求2所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S20中，给电机中的某一相施加额定幅值的直流电压us，记录从刚施加电压到过流保护所用的时间Δt；如果不考虑电机的定子相电阻Rs，则如果考虑电机的定子相电阻Rs，则式中Lrσ为电机的转子相漏感；Δis为电流增量，其值为额定电流。4.根据权利要求3所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S30中，用测功机将被测电机拖动到某一转速ωr，控制所施加三相电压的转速与ωr相同，逐渐增加所施加电压的幅值U*,将电压幅值U*与对应相电流幅值Is的数据点绘制在同一图表中，得到U*-Is关系曲线；U*-Is关系曲线各处的斜率对应各励磁电流下的定子相电感值LA；Lm=32Lm1=32(LA-Lsσ)]]>式中，Lm1为定转子各相绕组的励磁电感。5.根据权利要求4所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S30中，所述等效定子自感Ls和等效转子自感Lr为：Ls=Lr=32Lm1+Lsσ=32LA-12Lsσ.]]>6.根据权利要求5所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，在所述步骤S40中，Tr0=(Te2·is12·ωs1*-Te1·is22&Cente...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博强，常城，赵慧超，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22