基于功率计算的转差估计系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于功率计算的转差估计系统，包括电流采样单元、电流转换单元、电流调节单元以及转差计算单元，其中：所述电流采样单元，用于采样异步电机三相电流；所述电流转换单元，用于根据所述三相电流转换获得反馈电流D轴分量和Q轴分量；所述电流调节单元，用于获得D轴定子电压、Q轴定子电压；所述转差计算单元，用于根据D轴定子电压、Q轴定子电压、反馈电流D轴分量、Q轴分量以及转子时间常数获得转差。本发明专利技术还提供一种对应的方法。本发明专利技术通过有功功率和无功功率比值进行转差估算，使得调速过程中因转子时间常数Tr引起的转子磁场定向误差变小，从而有效改善异步机转子磁场定向的效果，提高转矩控制精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及异步电机控制领域，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
为了实现异步电机转子磁场定向控制，需要获得转子实际转速和控制用的转差。目前转子的转差通过以下方式获得首先通过离线辨识方式，高精度地测量得到电机的转子电感Lr和转子电阻Rr ;然后利用公式(1)，计算得到转子时间常数Tr ;接着通过已知的转子时间常数Tr和控制采用的转矩电流指令Isq*和励磁电流指令Isd*，利用公式(2)计算转差Wsl。从而通过上述获得的转差实现异步机的转子磁场定向控制。Tr=Lr/Rr(I)Wsl=Isq*/(Isd*XTr) (2)其中，Isq*, Isd*分别为转矩电流指令、励磁电流指令。然而上述方式中采用的电流指令Isq*、Isd*计算电机转差是对理论上采用电流反馈Isq、Isd的一种近似。当电机的电流指令与电流反馈存在偏差，即电流无法闭环控制时该近似计算就不成立了。此外，还有通过以下方式计算获得转差首先通过离线辨识方式，高精度地测量得到电机的转子电感Lr和转子电阻Rr ;然后利用公式(1)，计算得到转子时间常数Tr ;最后通过已知的Tr和控制采用的反馈转矩电流Isq和反馈励磁电流Isd，利用公式(3)进行转差Wsl的计算。Wsl=Isq/ (IsdXTr) (3)其中，Isq、Isd分别为反馈转矩电流、反馈励磁电流。该方案中采用理论上的反馈电流Isq、Isd计算转差，但当公式(I)中用于转差计算的时间常数Tr不准确时，电机转子定向控制角度也将出现偏差。从而由控制角度分解获得的反馈电流Isq、Isd与实际磁场角度分解的反馈电流不一致由此计算获得的转差也将偏离理论值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述异步电机转子磁场定向控制中使用的转 差存在偏差的问题，提供一种。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种基于功率计算的转差估计系统，包括电流采样单元、电流转换单元、电流调节单元以及转差计算单元，其中所述电流采样单元，用于采样异步电机三相电流；所述电流转换单元，用于通过磁场角度对所述三相电流进行转换获得反馈电流D轴分量和Q轴分量；所述电流调节单元，用于根据反馈电流D轴分量、Q轴分量、转矩电流指令及励磁电流指令获得D轴定子电压、Q轴定子电压；所述转差计算单元，用于根据D轴定子电压、Q轴定子电压、反馈电流D轴分量、Q轴分量以及转子时间常数获得转差。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计系统中，所述转差计算单元通过以下计算式获得转差Wsl:Wsl= (UsqX Isq+UsdX Isd-Rs X (Is'2)) XTr/ (UsqX Isd-UsdX Isq-ffsX σ LsX (Is~2)),其中Usq、UscU Isq、Isd、Rs、ffs> σ Ls分别为Q轴定子电压、D轴定子电压、反馈电流Q轴分量、反馈电流D轴分量、电机定子电阻、当前电机控制使用的同步频率及电流漏感；Is~2=Iu~2+IV~2+Iw~2，Iu、Iv、Iw为采样的异步电机三相电流；Tr为转子时间常数且Tr=Lr/Rr, Lr为转子电感，Rr为转子电阻。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计系统中，所述转差估计系统还包括电机控制单元，用于通过所述转差对异步电机转子磁场进行定向控制。 在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计系统中，所述转差估计系统还包括磁场角度计算单元，用于根据采样获得的转子转速与前一周期获得的转差相加获得控制电机的同步频率，并对所述同步频率进行角度积分累加获得磁场角度。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计系统中，所述转子电感、转子电阻、电流漏感通过离线辨识获得。本专利技术还提供一种基于功率计算的转差估计方法，包括以下步骤(a)采样异步电机的三相电流，并通过磁场角度对所述三相电流进行转换获得反馈电流D轴分量和Q轴分量；(b)将输入的反馈电流D轴分量、Q轴分量、转矩电流指令及励磁电流指令输入电流调节器获得D轴定子电压、Q轴定子电压；(c)根据D轴定子电压、Q轴定子电压、反馈电流D轴分量、Q轴分量以及转子时间常数获得转差。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计方法中，所述步骤(C)中通过以下计算式获得转差Wsl Wsl= (UsqX Isq+UsdX Isd-Rs X (Is'2)) XTr/ (UsqX Isd-UsdX Isq-ffsX σ LsX (Is~2)),其中Usq、UscU Isq、Isd、Rs、ffs> σ Ls分别为Q轴定子电压、D轴定子电压、反馈电流Q轴分量、反馈电流D轴分量、电机定子电阻、当前电机控制使用的同步频率及电流漏感；Is~2=Iu~2+IV~2+Iw~2，Iu、Iv、Iw为采样的异步电机三相电流；Tr为转子时间常数且Tr=Lr/Rr, Lr为转子电感，Rr为转子电阻。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计方法中，所述步骤(C)之后包括通过所述转差对异步电机转子磁场进行定向控制。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计方法中，所述步骤(a)中的磁场角度通过以下方式获得(al)采样获得转子转速，并将该转速与前一周期获得的转差相加获得控制电机的同步频率；(a2)对所述同步频率进行角度积分累加获得所述磁场角度。在本专利技术所述的基于功率计算的转差估计方法中，所述转子电感、转子电阻、电流漏感通过离线辨识获得。本专利技术，通过有功功率和无功功率比值进行转差估算，使得调速过程中因转子时间常数Tr引起的转子磁场定向误差变小，从而有效改善异步机转子磁场定向的效果，提高转矩控制精度。附图说明图1是本专利技术基于功率计算的转差估计系统实施例的示意图。图2是获得磁场角度的不意图。 图3是本专利技术基于功率计算的转差估计方法实施例的流程示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，是本专利技术基于功率计算的转差估计系统实施例的示意图。本实施例中的转差估计系统包括电流采样单元、电流转换单元11、电流调节单元12以及转差计算单元13。上述电流采样单元、电流转换单元11、电流调节单元12以及转差计算单元13可集成到异步电机控制装置(例如变频器或伺服驱动器等)并结合软件实现。在实际应用中，上述电流采样单元、电流转换单元11、电流调节单元12以及转差计算单元13也可采用单独的硬件和软件实现。电流采样单元用于采样异步电机输出端的三相电流Iu、Iv、Iw。电流转换单元11用于通过磁场角度将采样的三相电流Iu、Iv、Iw进行坐标转换，获得反馈电流D轴分量Isd和Q轴分量Isq。上述磁场角度的初始值选取自O到360度间的某一随机角度，当前采样周期的三相电流In、Iv、Iw使用由前一周期的转差计算获得的磁场角度进行坐标变换。具体地，上述磁场角度可通过一个磁场角度计算单元计算获得。如图2所示，该磁场角度计算单元根据采样获得的转子转速Wr与前一周期获得的转差Wsl相加获得控制电机的同步频率Ws，并对该同步频率Ws进行角度积分累加获得磁场角度。电流调节单元12用于根据反馈电流D轴分量Isd、Q轴分量Isq、转矩电流指令Isq*及励磁电流指令Isq*获得D轴定子电压Usd、Q轴定子电压Usq。具体地,上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率计算的转差估计系统，其特征在于：包括电流采样单元、电流转换单元、电流调节单元以及转差计算单元，其中：所述电流采样单元，用于采样异步电机三相电流；所述电流转换单元，用于通过磁场角度将所述三相电流进行转换获得反馈电流D轴分量和Q轴分量；所述电流调节单元，用于根据反馈电流D轴分量、Q轴分量、转矩电流指令及励磁电流指令获得D轴定子电压、Q轴定子电压；所述转差计算单元，用于根据D轴定子电压、Q轴定子电压、反馈电流D轴分量、Q轴分量以及转子时间常数获得转差。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率计算的转差估计系统，其特征在于包括电流采样单元、电流转换单元、电流调节单元以及转差计算单元，其中所述电流采样单元，用于采样异步电机三相电流；所述电流转换单元，用于通过磁场角度将所述三相电流进行转换获得反馈电流D轴分量和Q轴分量；所述电流调节单元，用于根据反馈电流D轴分量、Q轴分量、转矩电流指令及励磁电流指令获得D轴定子电压、Q轴定子电压；所述转差计算单元，用于根据D轴定子电压、Q轴定子电压、反馈电流D轴分量、Q轴分量以及转子时间常数获得转差。2.根据权利要求1所述的基于功率计算的转差估计系统，其特征在于所述转差计算单元通过以下计算式获得转差Wsl Wsl= (UsqX Isq+UsdX Isd-RsX (Is~2)) X Tr/ (UsqX Isd-UsdX Isq-ffsX σ LsX (Is~2))，其中Usq、UscU Isq、IscU Rs、Ws、σ Ls分别为Q轴定子电压、D轴定子电压、反馈电流Q轴分量、反馈电流D轴分量、电机定子电阻、当前电机控制使用的同步频率及电流漏感；IS~2=Iu~2+IV~2+IW~2，Iu、Iv、Iw为采样的异步电机三相电流；Tr为转子时间常数且 Tr=Lr/Rr, Lr为转子电感，Rr为转子电阻。3.根据权利要求1或2所述的基于功率计算的转差估计系统，其特征在于所述转差估计系统还包括电机控制单元，用于通过所述转差对异步电机转子磁场进行定向控制。4.根据权利要求1或2所述的基于功率计算的转差估计系统，其特征在于所述转差估计系统还包括磁场角度计算单元，用于根据采样获得的转子转速与前一周期获得的转差相加获得控制电机的同步频率，并对所述同步频率进行角度积分累加获得磁场角度。5.根据权利要求2所述的基于功率计算的转差估计系统，其特征在于所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：何俊辉，
申请(专利权)人：深圳市汇川技术股份有限公司，苏州汇川技术有限公司，苏州默纳克控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：