一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法技术

本发明专利技术涉及异步电机的矢量控制技术，具体涉及一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法，包括以下步骤：1、建立改进型的模型参考自适应系统参考模型；1.1、通过αβ两相静止坐标系电压方程和转子磁链方程得到转子磁链的电压模型；根据转子磁链的电压模型，得出转子磁链电流模型；1.2、在转子磁链电压模型中利用一个一阶惯性环节来代替纯积分和高通滤波环节，同时将转子参考磁链经过滤波来补偿一阶惯性环节；2、采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法进行转速辨识；在转速估计的同时对定子电阻在线辨识，根据实时定子电阻阻值来辨识转速。该辨识方法能够提高异步电机转速辨识的精度，提高系统运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法
本专利技术属于异步电机的矢量控制
，尤其涉及一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法。
技术介绍
目前在交流电机的高性能控制算法中，矢量控制算法是应用最广泛的。20世纪末F.Blaschke首次提出了矢量控制理论。矢量控制理论实现了转速和磁链的解耦控制，它的主要工作原理是在转子磁链坐标系中，分别控制M轴、T轴的定子电流分量，实现转速和磁链的解耦控制。利用坐标变换的理论，重新搭建异步电动机的数学模型，把它的运行模式模拟成类似于直流电机的模式，独立控制转矩电流以及励磁电流，并且获得和直流电机一样的动态性能。矢量控制提出以后，许多学者将大量的时间和精力投入其中，促使其飞速发展，同时促进交流传动系统的发展，提高其系统的性能。对于一些性能比较优越的交流调速系统，其速度环普遍进行的是闭环控制，由，速度的测量需要安装测速设备，例如测速发电机、速度传感器等、光电编码器。在异步电机调速系统中这些传感器的加入，也带来了一些不好的影响，，如增加体积、成本，甚至在一些特殊场合无法安装。异步电动机的无速度传感器矢量控制技术是在传统带转速传感器的矢量控制技术上发展起来的，转速是通过建模估算出来，控制上仍然使用磁场定向控制。因此该算法的关键问题为如何得到准确的电机转速信号，如何提高该算法的精度收到人们越来越多的关注。异步电机的定子电阻、转子电阻等参数受到温度或集肤效应的影响，导致磁场定向不准确，所以对电机定子电阻、转子电阻等参数的实时在线识别也很重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种引入一阶惯性环节带补偿的方式和定子电阻在线辨识实现转速辨识的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法，包括以下步骤：步骤1、建立改进型的模型参考自适应系统参考模型；步骤1.1、通过αβ两相静止坐标系电压方程和转子磁链方程得到转子磁链的电压模型；根据转子磁链的电压模型，得出转子磁链电流模型；步骤1.2、在转子磁链电压模型中利用一个一阶惯性环节来代替纯积分和高通滤波环节，同时将转子参考磁链经过滤波来补偿一阶惯性环节；步骤2、采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法进行转速辨识；在转速估计的同时对定子电阻在线辨识，根据实时定子电阻阻值来辨识转速。在上述的模型参考自适应的异步电机参数辨识方法中，步骤1.1所述转子磁链的电压模型为：式中，为漏磁系数，Rs为定子电阻，usα,usβ为定子电压α，β轴分量，isα,isβ为定子电流α，β轴分量，Lm为α-β坐标系中定子与转子的互感，Ls为α-β坐标系中定子自感，含定子漏感，Lr为α-β坐标系中转子自感，含转子漏感；ψrα,ψrβ为转子磁链α，β轴分量；转子磁链的电流模型方程：式中，p为微分算子，Tr为时间常数，ωr转子角速度。在上述的模型参考自适应的异步电机参数辨识方法中，步骤1.2的实现包括以下步骤：步骤1.2.1、一阶惯性环节的设计：对于一个纯积分环节将积分后的信号通过高通滤波器后可以得到：其中，x为输入，y为输出，α为截止频率；步骤1.2.2、带补偿一阶惯性环节模型的设计为：式中，Tc为一阶惯性环节截止周期，ψr为转子磁链，ψr＇为经过滤波的转子磁链，ψr*为转子参考磁链。在上述的模型参考自适应的异步电机参数辨识方法中，步骤2所述采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法进行转速辨识包括以下步骤：步骤2.1、转速辨识率公式为：式中，kp，ki为比例系数，为可调模型磁链观测值；步骤2.2、对于转速辨识，电压模型作为参考模型，电流模型作为可调模型得到转速辨识；步骤2.3、对于定子电阻辨识，电压模型作为可调模型，电流模型作为参考模型；根据popov稳定性理论可得到定子电阻辨识为：其中，为定子电阻辨识值，kp′,ki′为定子电阻辨识率对应的比例系数。本专利技术的有益效果：1.引入一阶惯性环节带补偿的方式解决传统MRAS所存在的纯积分问题。2.加入定子电阻在线辨识实现转速辨识的优化。提高系统稳定性和转速辨识的精度。3.能够提高异步电机转速辨识的精度，提高系统运行的稳定性。附图说明图1为本专利技术一个实施例传统的模型参考自适应系统原理框图；图2为本专利技术一个实施例改进型的电压参考模型；图3为本专利技术一个实施例转速和定子电阻同时辨识原理框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。如图1所示，为传统的模型参考自适应系统原理框图。针对在模型参考自适应无速度传感器辨识中，电压参考模型纯积分环节带来积分误差累计、积分漂移、系统失稳等弊端，导致速度辨识不准确，采用一阶惯性环节代替纯积分和高通滤波环节，同时将参考磁链通过滤波来补偿一阶惯性环节。从而提高系统稳定性和转速辨识的精度。另外，参考模型中定子电阻因温度变化导致速度不准确，采用模型参考自适应系统实时在线辨识定子电阻。本实施例通过以下技术方案来实现，一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法，包括建立改进型的模型参考自适应系统参考模型和采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法进行转速辨识；具体步骤如下：步骤(1)：由αβ两相静止坐标系电压方程和转子磁链方程可得转子磁链的电压模型方程。同理根据异步电机的电压方程，可以推导出转子磁链电流模型方程。步骤(2)：通过分析可以看出，电压模型中含有纯积分环节；纯积分环节会受到积初值和直流漂移的影响。在磁链电压模型中可以利用一个一阶惯性环节来代替纯积分和高通滤波环节，同时将参考磁链经过滤波后来补偿一阶惯性环节。步骤(3)：采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法，其特征在于在转速估计的同时对定子电阻在线辨识，以此来实时调整定子电阻阻值来更新辨识转速达到高精度估计转速的目的。步骤(1)中根据异步电机的电压方程和电流方程可以推导出基于模型参考自适应系统的电压参考模型和电流参考模型，为自适应律的得到奠定基础。步骤(2)将电压参考模型中的纯积分环节通过一阶惯性环节带滤波补偿的方法进行代替，可以很好的解决因为纯积分环节所带来的积分误差累积等问题，同时滤波补偿也形成一个反馈回路，具有较强的稳定性。步骤(3)对于定子电阻辨识，电压模型可以作为可调模型，电流模型可以作为参考模型。这样既可以辨识定子电阻也可以辨识转速，消除定子电阻变化对电机转速辨识影响。1)建立改进型的模型参考自适应系统参考模型：由αβ两相静止坐标系电压方程和转子磁链方程可得转子磁链的电压模型为：式中，为漏磁系数，Rs为定子电阻，usα,usβ为定子电压α，β轴分量，isα,isβ为定子电流α，β轴分量，Lm为α-β坐标系中定子与转子的互感，Ls为α-β坐标系中定子自感(含定子漏感)，Lr为α-β坐标系中转子自感(含转子漏感)；ψrα,ψrβ为转子磁链α，β轴分量；转子磁链的电流模型方程：式中，p为微分算子，Tr为时间常数，ωr转子角速度。转子磁链电压模型实质上是一种纯积分器，其中不含转子电阻和转速，输出作为转子磁链的期望值，可以作为参考模型；磁链的电流模型方程：式中，p为微分算子，Tr为时间常数，ωr转子角速度。通过分析可以看出，电压模型中含有纯积分环节；纯积分环节会受到积初值和直流漂移的影响。这些因素引起的误差经过积分环节累加后，将会严重影响磁链的估算精度，估算误差随时间累积后可能会导致系统失稳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、建立改进型的模型参考自适应系统参考模型；步骤1.1、通过αβ两相静止坐标系电压方程和转子磁链方程得到转子磁链的电压模型；根据转子磁链的电压模型，得出转子磁链电流模型；步骤1.2、在转子磁链电压模型中利用一个一阶惯性环节来代替纯积分和高通滤波环节，同时将转子参考磁链经过滤波来补偿一阶惯性环节；步骤2、采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法进行转速辨识；在转速估计的同时对定子电阻在线辨识，根据实时定子电阻阻值来辨识转速。

【技术特征摘要】
1.一种模型参考自适应的异步电机参数辨识方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、建立改进型的模型参考自适应系统参考模型；步骤1.1、通过αβ两相静止坐标系电压方程和转子磁链方程得到转子磁链的电压模型；根据转子磁链的电压模型，得出转子磁链电流模型；步骤1.2、在转子磁链电压模型中利用一个一阶惯性环节来代替纯积分和高通滤波环节，同时将转子参考磁链经过滤波来补偿一阶惯性环节；步骤2、采用基于定子电阻在线辨识的转速估计方法进行转速辨识；在转速估计的同时对定子电阻在线辨识，根据实时定子电阻阻值来辨识转速。2.如权利要求1所述的模型参考自适应的异步电机参数辨识方法，其特征是，步骤1.1所述转子磁链的电压模型为：式中，为漏磁系数，Rs为定子电阻，usα,usβ为定子电压α，β轴分量，isα,isβ为定子电流α，β轴分量，Lm为α-β坐标系中定子与转子的互感，Ls为α-β坐标系中定子自感，含定子漏感，Lr为α-β坐标系中转子自感，含转子漏感；ψrα,ψrβ为转子磁链α，β轴分量；转子磁链的电流模型方程：式中，p为微分算...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡红明，曾雨，端木子建，张泽，谭思云，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42