一种异步电机参数离线辨识方法技术

本发明专利技术公开一种异步电机参数离线辨识方法，该方法包括定子电阻辨识步骤，选择异步电机的任意两相作为两个测试相，并向两个测试相的绕组注入直流信号执行一次单相直流试验；试验时，调节所注入的直流信号的试验电流值，并采集不同试验电流值时一个测试相的相电流值以及对应的相电压值，得到相电流值、相电压值构成的多个数据点；根据采集得到的多个数据点进行曲线拟合，得到相电流值与相电压值之间的拟合关系曲线，由拟合关系曲线的斜率辨识得到定子电阻Rs的值。本发明专利技术具有辨识过程简单、辨识结果精度高且辨识误差小的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及异步电机参数辨识
，尤其涉及一种异步电机参数离线辨识方 法。
技术介绍
在异步电机高性能的控制方式（如无速度传感器矢量控制）中需要已知电机的 定、转子电阻和漏感以及互感等电机参数。而上述电机参数一般只有电机厂家才能提供，而 且电机出厂时并不直接提供这些参数，而是需要另外从电机厂家获得，因而实际中要直接 获得电机参数较为困难，例如对于一些改造项目，电机可能是旧电机，已经无法从厂家直接 获得相关电机参数。电机参数辨识的相关技术正是基于上述问题形成的，以提供一种方便 和快捷的方式来获得电机的相关参数，其通常主要分为在线辨识和离线辨识两种方式。其 中，在线辨识是在电机运行过程中同时进行参数辨识，这种方式精度高，但相应技术难度也 高，通常应用在一些对电机参数精度要求极高的场合；离线辨识则是在电机静止的情况下， 通过对电机注入一些相关的电压、电流进行辨识电机参数，这类方法相对简单，且辨识出的 电机参数精度较高，能够满足大部分应用场合的电机控制要求。 在异步电机参数的离线辨识中，目前通常都是基于电机的等效电路进行计算，各 类方法也仅是在等效电路的选择、针对逆变器死区和集肤效应的处理、数据的处理方法、计 算方法及公式等存在差别。定子电阻辨识较为常用的一种简单的方法即是通过直流伏安法 测定，但这类方法中由于在低电压情况下逆变器死区及集肤效应对重构电压的精确度影响 较大，同时各个数据点可能存在的测量误差。为了减小测量误差，目前主要采用两点法、多 次测量求平均值的方法、或电压补偿方法等，但其中两点法测量数据点有限，不能有效减小 测量误差；多次测量求平均值的方法操作过程复杂，需要进行多次辨识操作，甚至需要多次 起动逆变器，且由于无法排除测量中存在误差较大的数据点以及错误的数据点，因而在实 际应用中其辨识结果存在较大的误差，辨识精度不高；电压补偿的方法则需要进行电压补 偿，其辨识过程及算法复杂，对系统的采样装置及处理器要求较高，不利于进行实际应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一 种实现方法简单、辨识精度高且误差低的异步电机参数离线辨识方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为： ，所述方法包括定子电阻辨识步骤，所述定子电 阻辨识步骤包括： 选择异步电机的任意两相作为两个测试相，并向两个所述测试相的绕组注入直流 信号执行一次单相直流试验； 试验时，调节所注入的直流信号的试验电流值，并采集不同试验电流值时一个测 试相的相电流值以及对应的相电压值，得到相电流值、相电压值构成的多个数据点； 根据采集得到的多个数据点进行曲线拟合，得到相电流值与相电压值之间的拟合 关系曲线，由所述拟合关系曲线的斜率辨识得到定子电阻Rs的值。 作为本专利技术的进一步改进：所述定子电阻辨识步骤中试验电流值具体是从零开始 向电机额定电流值大小调节。 作为本专利技术的进一步改进，所述方法还包括互感与转子电阻辨识步骤，具体步骤 为： 选择异步电机的任意两相作为两个测试相，并向两个所述测试相的绕组注入两次 不同频率的单相交流电执行两次单相交流试验； 每次试验时，调节异步电机的相电流大小，并在相电流达到稳定时检测测试相的 相电压以及相电流； 根据两次试验时检测到的相电压、相电流以及所注入的单相交流电中电压与电流 之间的相位差分别计算第一等效电路中阻抗虚部，所述第一等效电路为根据异步电机T型 等效电路并忽略转子漏感得到的等效电路； 根据两次计算得到的阻抗虚部的值计算互感Lm、转子电阻艮。 作为本专利技术的进一步改进，所述检测测试相的相电压以及相电流的具体步骤为： 在相电流达到稳定时，采集多个周期内测试相的相电压以及相电流的瞬时值； 对采集得到的相电压以及相电流的瞬时值进行傅里叶分析，计算得到对应的相电 压有效值、相电流有效值输出。 作为本专利技术的讲一步改进，所述计算第一等效电路中阻抗虚部的公式为： 其中，Zm为试验时第一等效电路中阻抗虚部，Ua为试验时检测到的加在异步电机 指定测试相A绕组两端的相电压有效值，13为试验时检测到的指定测试相A的相电流有效 值，9为所注入的单相交流电中电压与电流之间的相位差，《 =2*pi*f为所注入的单相交 流电对应的角频率，Lsl为定子漏感； 所述计算互感Lm、转子电阻R,的公式分别为： -m - mi其中，Zml，Zm2分别为两次试验计算得到的阻抗虚部，Ui、《2分别为两次试验时所 注入的单相交流电对应的角频率。 作为本专利技术的进一步改进，所述互感与转子电阻辨识步骤中两次试验时注入的单 相交流电的频率为大于且接近电机转差频率，或为小于电机转差频率。 作为本专利技术的进一步改进，所述方法还包括漏感辨识，具体步骤为： 选择异步电机的任意两相作为测试相，并向所述测试相的绕组注入单相交流电执 行一次单相交流试验； 试验时，调节异步电机的相电流大小，并在所述相电流稳定时检测测试相的绕组 两端电压值、相电流值； 根据检测到的绕组两端电压值、相电流值以及第二等效电路计算定子漏感Lsl、转 子漏感，所述第二等效电路为将异步电机的T型等效电路的互感回路等效为开路得到的 等效电路。 作为本专利技术的进一步改进，所述漏感辨识步骤中检测测试相两端的绕组两端电压 值、相电流值的具体步骤为：在相电流达到稳定后，采集多个周期内两个测试相的绕组两端 电压、相电流的瞬时值；对采集得到的绕组两端电压、相电流的瞬时值进行傅里叶分析，得 到绕组两端电压有效值、相电流有效值以及所注入的单相交流电中电压与电流之间的相位 差。 作为本专利技术的进一步改进，所述漏感辨识步骤中计算定子漏感Lsl、转子漏感1^的 公式为： 其中，f为试验时所注入的单相交流电的频率，2*pi*f为试验时所注入的单相交 流电对应的角频率，13为试验时检测到的指定测试相A的相电流有效值，Uab为试验时检测 到的加在异步电机指定测试两相A、B的绕组两端电压有效值，0为所注入的单相交流电中 电压与电流之间的相位差。 作为本专利技术的进一步改进：所述漏感辨识步骤中注入的单相交流电的频率为与电 机额定频率相同的频率或与电机额定频率相接近的频率。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于： 1)本专利技术通过对异步电机任意两相执行一次单相直流试验，由试验过程中检测的 电流、电压信号进行曲线拟合数据分析便可辨识得到电机定子电阻，辨识方法简单，只需要 一次起动逆变器，不需要考虑死区效应及集肤效应，也不需要进行电压补偿，且通过曲线拟 合的方式能够有效排除所有误差较大数据和错误数据，因而辨识精度高、辨识误差小。 2)本专利技术进一步的通过对异步电机任意两相执行一次单相交流试验，由试验过程 中检测到的电流、电压信号进行数据分析即可辨识得到定子、转子漏感，辨识方法简单，且 不需要考虑死区效应及集肤效应，也不需要进行电压补偿；且辨识过程中电压、电流幅值及 相位采用傅里叶分析，可以进一步的降低对逆变器电流采样装置的采样频率及处理器数据 传输频率的要求； 3)本专利技术进一步的通过对异步电机任意两相执行两次单相交流试验，由两次试验 过程中检测到的电流、电压信号进行数据分析即可同时辨识得到互感以及转子电阻，能够 有效简化辨识转子电阻的辨识过程，且在辨识过程中利用阻抗的虚部进行数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步电机参数离线辨识方法，所述方法包括定子电阻辨识步骤，其特征在于，所述定子电阻辨识步骤包括：选择异步电机的任意两相作为两个测试相，并向两个所述测试相的绕组注入直流信号执行一次单相直流试验；试验时，调节所注入的直流信号的试验电流值，并采集不同试验电流值时一个测试相的相电流值以及对应的相电压值，得到相电流值、相电压值构成的多个数据点；根据采集得到的多个数据点进行曲线拟合，得到相电流值与相电压值之间的拟合关系曲线，由所述拟合关系曲线的斜率辨识得到定子电阻Rs的值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹洋，彭勃，秦灿华，吴强，罗仁俊，黄欢，肖伟，李嘉，张志，陈孟君，唐建宇，林丽，仇乐兵，徐万良，梁文超，刘永丰，黄迪，刘永丽，何伟，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43