三相异步电机转子时间常数实时校正方法技术

技术编号:21145694 阅读:23 留言:0更新日期:2019-05-18 06:32
本发明专利技术涉及一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法,通过建立励磁互感查询表与转子电阻温度查询表,根据励磁电流查询励磁互感Lm,励磁互感Lm加转子漏感Lσ得到转子电感Lr,根据电机定子绕组温度即转子温度查询转子电阻Rr,根据转子电感Lr和转子电阻Rr即可计算出转子时间常数,实现对转子时间常数的实时校正。本发明专利技术转子时间常数实时校正方法易于工程实现,不仅考虑转子温度对转子电阻的影响,而且考虑磁链饱和对转子电感的影响;不仅适用于电机基速以内运行区域,而且适用于电机高速弱磁区;且能实时校正三相异步电机转子时间常数,提高转子磁场定向准确性、转矩控制精度、弱磁控制稳定性以及系统运行效率,提高矢量控制的动静态性能。

Real-time Correction Method for Rotor Time Constants of Three-phase Asynchronous Motor

【技术实现步骤摘要】
三相异步电机转子时间常数实时校正方法
本专利技术属于电机对拖测试
,尤其涉及一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法。
技术介绍
基于转子磁场定向的矢量控制理论的出现,使三相异步电机获得了与直流调速系统同样的静、动态性能,使得三相异步电机广泛应用于交流传动领域。但是准确的磁场定向必须依赖于准确的电机参数,在异步电机诸多参数中,转子时间常数Tr(Tr=Lr/Rr,Lr为转子电感,Rr为转子电阻)对磁场定向的影响最大。转子时间常数发生偏差将直接影响转差频率的计算,导致磁场定向不准确,从而使系统的动静态特性变坏,造成电机的电磁转矩发生振荡、调速性能变差、电机损耗增加、系统效率下降;而励磁电流无法准确跟踪、电机过热又会加剧转子时间常数的偏差,进入恶性循环,严重时将导致电磁转矩丧失,矢量控制完全失效。因此,基于转子磁场定向的矢量控制理论应用过程中,需要对转子时间常数进行实时校正。目前常用的转子时间常数校正主要采用基于模型参考自适应、扩展卡尔曼滤波器、扩展龙贝格观测器、最小二乘法、信号注入、人工神经网络等转子时间常数辨识方法,但是上述方法理论复杂,工程实践性较差;或者只考虑温度对转子电阻Rr的影响,而不考虑磁链饱和对转子电感Lr的影响;又或者只能辨识基速以内的转子时间常数,而对高速弱磁区无能为力。因此,针对上述转子时间常数校正方法存在的问题,有必要研究一种高效的、基于工程应用的三相异步电机转子时间常数实时校正方法。
技术实现思路
本专利技术在解决上述转子时间常数校正方法不足的基础上提供了一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法,采用该方法,能实时校正三相异步电机转子时间常数,提高转子磁场定向准确性、转矩控制精度、弱磁控制稳定性以及系统运行效率,提高矢量控制的动静态性能。一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法,包括:建立励磁电流id与励磁互感Lm关系表,即励磁互感查询表;建立转子电阻Rr与转子温度T2关系表,即转子电阻温度查询表;根据测量的励磁电流值id,查询励磁互感值Lm;根据测量的转子温度值T2,查询转子电阻值Rr;根据转子电感计算公式Lr=Lm+Lσ,求解转子电感Lr,其中Lσ为转子漏感;根据转子时间常数计算公式Tr=Lr/Rr,求解转子时间常数Tr,对转子时间常数Tr进行实时校正。优选的,根据测量的励磁电流值id,查询励磁互感值Lm的具体方法为:根据转子磁场定向矢量控制算法,对励磁电流进行窗口滤波;对窗口滤波后的励磁电流进行一阶滞后滤波,得到滤波后的励磁电流值id;根据滤波后的励磁电流值id,查询励磁互感查询表,得到励磁互感值Lm。优选的,根据测量的转子温度值T2,查询转子电阻值Rr的具体方法为:测量电机定子绕组温度,采用定子绕组温度代替转子温度,对转子温度进行窗口滤波;对窗口滤波后的转子温度进行一阶滞后滤波,得到滤波后的转子温度值T2;根据滤波后的转子温度值T2,查询转子电阻温度查询表,得到转子电阻值Rr。优选的,所述窗口滤波采用均值滤波,去除最大值与最小值后取加权平均值,窗函数采用矩形窗。优选的,根据电机最大输出转矩设置励磁互感查询表的励磁电流上限值;根据高速弱磁区深度设定励磁电流下限值,取值步长为M。优选的,根据超温保护值设置转子电阻温度查询表的转子温度上限值;根据常温设置转子温度下限值,取值步长为N。优选的,若实际测量的励磁电流值id∈(id_min,id_max)且id≠A*M,A为整数,则根据励磁电流值相邻的两个查询值进行线性化处理,计算励磁互感值;若实际测量的励磁电流值id≥id_max,则励磁互感值为励磁电流上限值id_max对应的励磁互感值Lm_max;若实际测量的励磁电流值id≤id_min,则励磁互感值为励磁电流下限值id_min对应的励磁互感值Lm_min;若实际测量的转子温度值T2∈(T2_min,T2_max)且T2≠A*N,A为整数,则根据转子温度值相邻的两个查询值进行线性化处理,计算转子电阻值;若实际测量的转子温度值T2≥T2_max,则转子电阻值为转子温度上限值T2_max对应的转子电阻值Rr_max;若实际测量的转子温度值T2≤T2_min,则转子电阻值为转子温度下限值T2_min对应的转子电阻值Rr_min。优选的,实际测量的励磁电流值id∈(id_min,id_max)且id≠A*M,A为整数时,任意一点(id_i,Lm_i)满足线性计算公式:其中,Lm_i-1、Lm_i+1分别为任意点id_i相邻两点id_i-1、id_i+1对应的励磁互感值;同理,实际测量的转子温度值T2∈(T2_min,T2_max)且T2≠A*N,A为整数,任意一点(T2_i,Rr_i)满足线性计算公式:其中,Rr_i-1、Rr_i+1分别为任意点id相邻两点T2_i-1、T2_i+1对应的励磁互感值。现有技术相比,本专利技术的优点和积极效果在于:(1)本专利技术提供了一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法,通过建立励磁互感查询表与转子电阻温度查询表,根据励磁电流查询励磁互感Lm,励磁互感Lm加转子漏感Lσ得到转子电感Lr,根据电机定子绕组温度即转子温度查询转子电阻Rr,根据转子电感Lr和转子电阻Rr即可计算出转子时间常数,实现对转子时间常数的实时校正。本专利技术转子时间常数实时校正方法易于工程实现,不仅考虑转子温度对转子电阻的影响,而且考虑磁链饱和对转子电感的影响;不仅适用于电机基速以内运行区域,而且适用于电机高速弱磁区。(2)本专利技术转子时间常数实时校正方法能实时校正三相异步电机转子时间常数,提高转子磁场定向准确性、转矩控制精度、弱磁控制稳定性以及系统运行效率,提高矢量控制的动静态性能。且软件程序代码短、内存小,运算速度高,且具有较强的鲁棒性,不会出现校正失败所造成的系统失控现象。附图说明图1为基于转子磁场定向的矢量控制示意图;图2(a)为励磁互感曲线示意图;图2(b)为转子电阻温度曲线示意图;图3为本专利技术的转子时间常数校正原理图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的描述。本专利技术针对现有技术中采用自适应滤波、卡尔曼滤波、最小二乘法、神经网络等方法进行转子时间常数辨识的方法存在的工程实践性差的缺陷,提出了一种简单实用的三相异步电机转子时间常数实时校正方法。一般电机出厂时厂家同时提供励磁互感曲线(励磁互感与励磁电流的关系曲线)与转子电阻温度曲线(转子电阻与转子温度的关系曲线),或者可采用基于转子磁场定向的矢量控制等电机参数辨识的方法测量励磁互感曲线或转子电阻温度曲线。本实施例中提供了一种基于转子磁场定向的矢量控制算法测量励磁互感曲线,参考图1所示,具体方法如下:转速传感器实时测量转子角频率ωr,转差角频率ωs通过上位机进行设置,电角频率ωe为转子角频率ωr与转差角频率ωs的和,电角频率ωe积分后得到转子磁链定向角θ。电机三相电流ia、ib、ic通过Clark变换,分解为α-β静止坐标系下的分量iα、iβ,然后iα、iβ再经Park变换分解为d-q旋转坐标系下的分量id、iq,id为励磁电流分量,iq为转矩电流分量,θ为转子磁链定向角。将d、q轴给定的励磁电流参考值id*、转矩电流参考值iq*与励磁电流id、转矩电流iq进行比较,将其差值分别进行比例积分运算后,得到d、q轴电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法,其特征在于,包括:建立励磁电流id与励磁互感Lm关系表,即励磁互感查询表;建立转子电阻Rr与转子温度T2关系表,即转子电阻温度查询表;根据测量的励磁电流值id,查询励磁互感值Lm;根据测量的转子温度值T2,查询转子电阻值Rr;根据转子电感计算公式Lr=Lm+Lσ,求解转子电感Lr,其中Lσ为转子漏感;根据转子时间常数计算公式Tr=Lr/Rr,求解转子时间常数Tr,对转子时间常数Tr进行实时校正。

【技术特征摘要】
1.一种三相异步电机转子时间常数实时校正方法,其特征在于,包括:建立励磁电流id与励磁互感Lm关系表,即励磁互感查询表;建立转子电阻Rr与转子温度T2关系表,即转子电阻温度查询表;根据测量的励磁电流值id,查询励磁互感值Lm;根据测量的转子温度值T2,查询转子电阻值Rr;根据转子电感计算公式Lr=Lm+Lσ,求解转子电感Lr,其中Lσ为转子漏感;根据转子时间常数计算公式Tr=Lr/Rr,求解转子时间常数Tr,对转子时间常数Tr进行实时校正。2.根据权利要求1所述的三相异步电机转子时间常数实时校正方法,其特征在于,根据测量的励磁电流值id,查询励磁互感值Lm的具体方法为:根据转子磁场定向矢量控制算法,对励磁电流进行窗口滤波;对窗口滤波后的励磁电流进行一阶滞后滤波,得到滤波后的励磁电流值id;根据滤波后的励磁电流值id,查询励磁互感查询表,得到励磁互感值Lm。3.根据权利要求1所述的三相异步电机转子时间常数实时校正方法,其特征在于,根据测量的转子温度值T2,查询转子电阻值Rr的具体方法为:测量电机定子绕组温度,采用定子绕组温度代替转子温度,对转子温度进行窗口滤波;对窗口滤波后的转子温度进行一阶滞后滤波,得到滤波后的转子温度值T2;根据滤波后的转子温度值T2,查询转子电阻温度查询表,得到转子电阻值Rr。4.根据权利要求2或3所述的三相异步电机转子时间常数实时校正方法,其特征在于,所述窗口滤波采用均值滤波,去除最大值与最小值后取加权平均值,窗函数采用矩形窗。5.根据权利要求4所述的三相异步电机转子时间常数实时校正方法,其特征在于,根据电机最大输出转矩设置励磁互感查询表的励磁电流上限值;根据高速弱磁区深度设定励磁电流下限值,取值步长为M。6.根据权利要求4所述的三相异步电机转子时...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵许强张利军韩冰朱友远迟久鸣
申请(专利权)人:中车青岛四方车辆研究所有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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