一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，包括定子电阻整定步骤、定子电感整定步骤和初始角度整定步骤。本发明专利技术应用于电梯控制系统中，适用于各功率电机，并且操作简单，效率高，一步即可完成参数学习。自整定时不需要将轿厢吊起，只在安装时进行一次参数自整定即可。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电梯控制领域，特别涉及一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法。
技术介绍
近年来，永磁同步电机受到人们越来越广泛的关注，因其具有高效率、高能量密度、控制性能好以及低碳环保等优点，在电梯领域得到大量应用。目前对永磁同步电机的控制技术主要有矢量控制和直接转矩控制。在磁场定向矢量控制中，控制参数的准确性直接影响整个调速系统的性能，根据经典控制理论参数设计，定子电阻、电感的影响最为直接。并且，在矢量控制方式下，电机产生的启动转矩大小依赖于转子初始角度的准确度，如果初始角度误差过大，在电梯带载情况下，很容易导致过流、电梯急停等情况。综上所述，基于矢量控制的电梯系统，获取准确的定子电阻、电感以及初始角度值非常重要。目前市场上大多数电梯控制系统，对于检测电机参数的方法主要有直流衰减法、电压积分法等，不仅算法复杂，而且需要旋转转子，因此必须将轿厢吊起才能完成参数的整定，给调试人员带来极大不便。而有的系统则需要分步操作，先完成电阻、电感值的学习，再进行电机初始角度整定，并且整定过程中往往出现错误，需要多次学习求平均值才能保证参数在电梯正常运行误差范围内，步骤繁琐，效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，该方法用于电梯控制中，具有操作简单、学习结果误差小、适用范围广、效率高等优点。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：<br>一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，其特征在于，包括定子电阻整定步骤、定子电感整定步骤和初始角度整定步骤，其中，所述定子电阻整定步骤为：采用直流注入法检测定子电阻，向电机注入一定幅值的直流电压，当电机状态稳定以后，记录稳定的定子相电流Id和等效直流电压Ud，定子电阻Rs的计算公式为：Rs=2Ud3Id---(1);]]>所述定子电感整定步骤为：断开同步电机的任意一相绕组，向另外两相绕组注入一定幅值和频率的交流电压，当电机状态稳定以后，对一个周期Δt内的电压u、电流Δi进行采样，获取定子电感值Ldq，定子电感值Ldq的计算公式为：Ldq=u×ΔtΔi---(2);]]>所述初始角度整定步骤为：采用高频旋转电压注入法检测初始角度，向定子绕组注入对称的三相高频旋转电压，从而产生电流和旋转磁场，基于矢量变换，通过信号处理获取电机初始角度。在本专利技术的一个优选实施例中，在一定时间内，采样多组电流数据，求取定子电阻平均值。在本专利技术的一个优选实施例中，在所述定子电感整定步骤后，对定子电感值进行PI调节计算，进行多角度测量电感。在本专利技术的一个优选实施例中，所述初始角度整定步骤的方法为：首先注入500Hz高频电压Us，经过Clark/Park坐标变换后，获取两相静止坐标系下定子电流分量isα、isβ，以ωt为旋转变换角，对定子电流分量isα、isβ进行坐标变换和反变换，得到静止坐标系下的负序电流分量isαn、isβn，负序电流分量构造中转子初始角度误差εΔθe，其表达式为：εΔθe＝isβnsinωt+isαncosωt(3)；通过PI调节器对εΔθe进行跟踪迭代计算，当角度误差调节至零时，辨识值将收敛到实际初始角度。在本专利技术的一个优选实施例中，利用所述实际初始角度，通过FOC算法使电机松闸，并驱动电机旋转到检修速度，在转动过程中，进一步改变电机角度，通过旋转电机计算D、Q轴电压值，收敛电机角度，使其更加精确。在本专利技术的一个优选实施例中，所述定子电感整定步骤中，向另外两相绕组注入250Hz的交流电压，矢量控制载波频率为5kHz，一个周期内的采样点为20。在本专利技术的一个优选实施例中，在转动过程中记录初始位置与编码器原点位置的夹角，保存起来，在下次电机启动时调用此参数。由于采用了如上的技术方案，本专利技术的有益效果在于：较之目前市场上大多数基于矢量控制的电梯控制系统而言，操作简单，不需要将电梯轿厢吊起，整定过程中会自动调整相关参数，适用于不同功率的电机。本专利技术效率高，10s内即可完成电阻电感和初始角度的整定，并且整定结果误差小。自整定结束后，自动保存所有参数，避免每次上电时必须重新学习。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种实施例的原理框图。图2为本专利技术一种实施例的直流注入法等效原理图。图3为本专利技术一种实施例的初始角度检测原理图。图4为电机自整定过程示波器观察电流图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本专利技术。结合图1至图4所示，一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，包括定子电阻整定步骤、定子电感整定步骤和初始角度整定步骤，其中：定子电阻整定步骤为：采用直流注入法检测定子电阻，向电机注入一定幅值的直流电压，当电机状态稳定以后，记录稳定的定子相电流Id和等效直流电压Ud。同步电机的等效电路表达式为：Ud=RId+Ld×dIddt+dΨddt---(4);]]>其中Ud为经过斩波后的等效低压直流电压，Id为定子相电流，Ψd为转速，当抱闸未松开时，电机的速度为零，又因为施加的是直流电压，因此Ud＝RId，而所以定子电阻Rs的计算公式为：Rs=2Ud3Id---(1);]]>本专利技术实施过程中，为了获取准确的数值，在一定时间内，采样多组电流数据，求定子电阻取平均值。并且由于变频器功率模块死区的影响，获取等效电压时充分考虑到占空比的影响，从而提高定子电阻整定的精度。定子电感整定步骤为：断开同步电机的任意一相绕组，向另外两相绕组注入一定幅值和频率的交流电压，当电机状态稳定以后，对一个周期Δt内的电压u、电流Δi进行采样，获取定子电感值Ldq，定子电感值Ldq的计算公式为：Ldq=u×ΔtΔi---(2);]]>本实施例中，通过断开电机任意一相绕组，向另外两相绕注入250Hz的交流电压，矢量控制载波频率为5kHz，因此一个周期内的采样点为20，在一个周期内，检测相应的电压和电流，进行坐标变换，并利用公式(3)，计算同步电机等效电感值。但此时的电感为当前角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，其特征在于，包括定子电阻整定步骤、定子电感整定步骤和初始角度整定步骤，其中，所述定子电阻整定步骤为：采用直流注入法检测定子电阻，向电机注入一定幅值的直流电压，当电机状态稳定以后，记录稳定的定子相电流Id和等效直流电压Ud，定子电阻Rs的计算公式为：Rs=2Ud3Id---(1);]]>所述定子电感整定步骤为：断开同步电机的任意一相绕组，向另外两相绕组注入一定幅值和频率的交流电压，当电机状态稳定以后，对一个周期Δt内的电压u、电流Δi进行采样，获取定子电感值Ldq，定子电感值Ldq的计算公式为：Ldq=u×ΔtΔi---(2);]]>所述初始角度整定步骤为：采用高频旋转电压注入法检测初始角度，向定子绕组注入对称的三相高频旋转电压，从而产生电流和旋转磁场，基于矢量变换，通过信号处理获取电机初始角度。

【技术特征摘要】
1.一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，其特征在于，包括定子
电阻整定步骤、定子电感整定步骤和初始角度整定步骤，其中，
所述定子电阻整定步骤为：采用直流注入法检测定子电阻，向电机注入
一定幅值的直流电压，当电机状态稳定以后，记录稳定的定子相电流Id和等
效直流电压Ud，定子电阻Rs的计算公式为：
Rs=2Ud3Id---(1);]]>所述定子电感整定步骤为：断开同步电机的任意一相绕组，向另外两相
绕组注入一定幅值和频率的交流电压，当电机状态稳定以后，对一个周期Δt内
的电压u、电流Δi进行采样，获取定子电感值Ldq，定子电感值Ldq的计算公式
为：
Ldq=u×ΔtΔi---(2);]]>所述初始角度整定步骤为：采用高频旋转电压注入法检测初始角度，向
定子绕组注入对称的三相高频旋转电压，从而产生电流和旋转磁场，基于矢
量变换，通过信号处理获取电机初始角度。
2.如权利要求1所述的一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，其
特征在于，在一定时间内，采样多组电流数据，求取定子电阻平均值。
3.如权利要求1所述的一种适用于垂直电梯的同步电机自整定方法，其
特征在于，在所述定子电感整定步骤后，对定子电感值进行PI调节计算，进
行多角度测量电感。
4.如权利要求3所述的一种适用于垂直电梯的同步电机自整...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，唐盼盼，王国玺，顾锡淼，杨明慧，燕方方，
申请(专利权)人：上海贝思特控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31