一种运用到电机控制中的转子电阻辨识方法及系统技术方案

一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识系统，包括感应电机、电压检测电路模块、电流检测电路模块、三相反并联晶闸管、DSP控制器、D/A转换模块、显示模块、光电编码器，感应电机分别与光电编码器和DSP控制器的A/D转换端口连接，光电编码器分别与频压转换电路模块和DSP控制器的QEP端口连接，频压转换电路模块与显示模块连接，DSP控制器的SPI端口通过D/A转换模块与显示模块连接，DSP控制器的PWM端口通过晶闸管驱动电路与三相反并联晶闸管连接。本发明专利技术有益效果：通过准确实时的辨识转子电阻，改善转子电阻在感应电机运行中产生的变阻值问题，消除电压模型含积分项带来的弊端，令转速的控制、辨识精度达到更高的层次。

【技术实现步骤摘要】
一种运用到电机控制中的转子电阻辨识方法及系统
本专利技术属于异步电机
，具体涉及一种运用到电机控制中的转子电阻辨识方法及系统。
技术介绍
异步电机矢量控制由于实现了励磁电流和转矩电流的解耦控制而具有优良的动态性能，但是在实际运行过程中转子电阻随着温度及转子侧频率的改变变化很大，对定子侧磁链的估算产生影响，影响对转速的准确估算，所以高性能的矢量控制系统依赖对转子电阻的准确辨识。因此，对无速度传感器矢量控制系统的转子电阻辨识进行深入研究具有重要意义。三相感应电机在基于转子磁场定向的矢量控制中，转子磁链的观测是非常重要的物理量，当前应用范围最广的是基于电流电压模型的模型参考自适应系统，该系统算法简单，对控制器要求不高，但是电压模型含有定子电阻，在电机运行的过程中电阻随着温度而变化，另外含有积分漂移问题。本专利技术以定子电流和转子磁链为状态变量构建异步感应电机状态方程，在定子电阻与转速辨识的数学模型基础上根据popov超稳定性定理推导出了转子电阻值的辨识方法，并对反馈增益矩阵进行了化简。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种运用到电机控制中的转子电阻辨识方法及系统，解决目前矢量控制方法中存在的问题，增加矢量控制的精确度，电机的控制性能得到提升。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识方法，包括以下步骤：步骤一、给感应电机供电，将三相反并联晶闸管产生的三相正弦变化的标准电压输入感应电机中；步骤二、感应电机的转速信息依次通过光电编码器、频压转换电路模块反映到显示模块中；步骤三、从电压检测电路模块和电流检测电路模块中将感应电机的定子侧电压、电流信息采集到DSP控制器中；步骤四、利用公式（1）求出转子电阻的阻值：其中，、为电流检测电路模块测得的感应电机的电流经过3s/2s变换后得到的电流，、表示二相坐标系上的定子侧电流，、表示二相坐标系上的磁链观测值，和分别为比例系数和积分系数，表示求积分；步骤五、将步骤四得到的送入到全阶状态观测器中，同时利用全阶状态观测器观测定子侧电流、和磁链观测值、，以此通过全阶状态观测器更加精确的观测出实时转速，利用公式（2）得到转子的实时转速：；步骤六、由步骤五计算出的实时转速通过DSP控制器的SPI端口输出，经D/A转换模块由显示模块显示，在显示模块的显示屏幕里显示出两条曲线，一条是感应电机实际的转速，另一条是辨识的转速。一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识系统，包括感应电机、用于检测感应电机输入端三相电信号的电压检测电路模块和电流检测电路模块、与感应电机的三相电源线连接的三相反并联晶闸管、DSP控制器、D/A转换模块、显示模块、光电编码器，感应电机分别与光电编码器和DSP控制器的A/D转换端口连接，光电编码器分别与频压转换电路模块和DSP控制器的QEP端口连接，频压转换电路模块与显示模块连接，DSP控制器的SPI端口通过D/A转换模块与显示模块连接，DSP控制器的PWM端口通过晶闸管驱动电路与三相反并联晶闸管连接。所述的晶闸管驱动电路模块用于驱动三相反并联晶闸管的开通与关闭；所述的电压检测电路模块和电流检测电路模块用于检测感应电机定子侧输入电压、电流信号，并通过D/A转换模块将信号输送到DSP控制器参与运算；所述的频压转换电路模块用于将光电编码器检测的转子转速信号转变为电压信号，输入到显示模块中。本专利技术所述的辨识系统还包括输入模块以及用于保护电路的断路器和电路器控制电路模块，输入模块与DSP控制器的GPI0端口连接，DSP控制器与断路器控制电路模块连接以控制断路器；所述的断路器控制电路模块用于控制断路器电源的切断，在电机运行过程中出现故障时，断路器控制电路模块切断控制断路器的电源以保护系统。本专利技术所述的输入模块为键盘。本专利技术所述的显示模块为显示器。本专利技术所述的DSP控制器为DSP28335。本专利技术的有益效果是：在感应电机无速度传感器矢量控制系统中，若要精确控制电机，需要首先获得磁链值，磁链相位及幅值观测的准确与否直接影响矢量控制系统的性能好坏，所以在磁链观测环节，如何精确的观测磁链是一个关键的问题。异步电机矢量控制由于实现了励磁电流和转矩电流的解耦控制而具有优良的动态性能，但是在实际运行过程中转子电阻随着温度及转子侧频率的改变变化很大，对定子侧磁链的估算产生影响，影响对转速的准确估算，所以高性能的矢量控制系统依赖对转子电阻的准确辨识。在本专利技术中，不用事先知道感应电机的互感、自感等物理量，通过全阶状态观测器可以准确实时的辨识转子磁链、电阻，改善了转子电阻在感应电机运行过程中产生的变阻值问题，消除了电压模型含积分项带来的弊端，令转速的控制、辨识精度达到一个更高的层次。附图说明图1为本专利技术转子电阻辨识系统的结构框图；图中标记：1、三相反并联晶闸管，2、电压检测电路模块，3、电流检测电路模块，4、感应电机，5、光电编码器，6、频压转换电路模块，7、显示模块，8、D/A转换模块，9、断电器控制电路模块，10、输入模块，11、DSP控制器，12、断路器，13、晶闸管驱动电路模块。具体实施方式如图所示，一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识方法，包括以下步骤：步骤一、给感应电机4供电，将三相反并联晶闸管1产生的三相正弦变化的标准电压输入感应电机4中；步骤二、感应电机4的转速信息依次通过光电编码器5、频压转换电路模块6反映到显示模块7中；步骤三、从电压检测电路模块2和电流检测电路模块3中将感应电机4的定子侧电压、电流信息采集到DSP控制器11中；步骤四、利用公式1求出转子电阻的阻值：其中，、为电流检测电路模块3测得的感应电机的电流经过3s/2s变换后得到的电流，、表示二相坐标系上的定子侧电流，、表示二相坐标系上的磁链观测值，和分别为比例系数和积分系数，表示求积分；步骤五、将步骤四得到的送入到全阶状态观测器中，同时利用全阶状态观测器观测定子侧电流、和磁链观测值、，以此通过全阶状态观测器更加精确的观测出实时转速，利用公式（2）得到转子的实时转速：；步骤六、由步骤五计算出的实时转速通过DSP控制器11的SPI端口输出，经D/A转换模块8由显示模块7显示，在显示模块7的显示屏幕里显示出两条曲线，一条是感应电机实际的转速，另一条是辨识的转速。一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识系统，其特征在于：包括感应电机4、用于检测感应电机4输入端三相电信号的电压检测电路模块2和电流检测电路模块3、与感应电机4的三相电源线连接的三相反并联晶闸管1、DSP控制器11、D/A转换模块8、显示模块7、光电编码器5，感应电机4分别与光电编码器5和DSP控制器11的A/D转换端口连接，光电编码器5分别与频压转换电路模块6和DSP控制器11的QEP端口连接，频压转换电路模块6与显示模块7连接，DSP控制器11的SPI端口通过D/A转换模块8与显示模块7连接，DSP控制器11的PWM端口通过晶闸管驱动电路模块13与三相反并联晶闸管1连接。所述的晶闸管驱动电路模块13用于驱动三相反并联晶闸管1的开通与关闭，通过控制感应电机4定子侧输入电压的频率和大小而达到控制感应电机4运转的目的；所述的电压检测电路模块2和电流检测电路模块3用于检测感应电机4定子侧输入电压、电流信号，并通过D/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、给感应电机（4）供电，将三相反并联晶闸管（1）产生的三相正弦变化的标准电压输入感应电机（4）中；步骤二、感应电机（4）的转速信息依次通过光电编码器（5）、频压转换电路模块（6）反映到显示模块（7）中；步骤三、从电压检测电路模块（2）和电流检测电路模块（3）中将感应电机（4）的定子侧电压、电流信息采集到DSP控制器（11）中；步骤四、利用公式（1）求出转子电阻的阻值

【技术特征摘要】
1.一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、给感应电机（4）供电，将三相反并联晶闸管（1）产生的三相正弦变化的标准电压输入感应电机（4）中；步骤二、感应电机（4）的转速信息依次通过光电编码器（5）、频压转换电路模块（6）反映到显示模块（7）中；步骤三、从电压检测电路模块（2）和电流检测电路模块（3）中将感应电机（4）的定子侧电压、电流信息采集到DSP控制器（11）中；步骤四、利用公式（1）求出转子电阻的阻值：其中，、为电流检测电路模块（3）测得的感应电机的电流经过3s/2s变换后得到的电流，、表示二相坐标系上的定子侧电流，、表示二相坐标系上的磁链观测值，和分别为比例系数和积分系数，表示求积分；步骤五、将步骤四得到的送入到全阶状态观测器中，同时利用全阶状态观测器观测定子侧电流、和磁链观测值、，以此通过全阶状态观测器更加精确的观测出实时转速，利用公式（2）得到转子的实时转速：；步骤六、由步骤五计算出的实时转速通过DSP控制器（11）的SPI端口输出，经D/A转换模块（8）由显示模块（7）显示，在显示模块（7）的显示屏幕里显示出两条曲线，一条是感应电机实际的转速，另一条是辨识的转速。2.一种运用到感应电机控制中的转子电阻辨识系统，其特征在于：包括感应电机（4）、用于检测感应电机输入端三相电信号的电压检测电路模块（2）和电流检测电路模块（3）、与感应电机的三相电源线连接的三相反并联晶闸管（1）、DSP控制器（11）、D/A转换模块（8）、显示模块（7）、光电编码器（5），感应电机（4）分别与光电编码器（5）和DSP控制器（11）的A/D转换端口连接，光电编码器（5）分别与频...

【专利技术属性】
技术研发人员：范波，徐翔，曾佳，王珂，张帆，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41