本发明专利技术提供的异步电机初始转速的计算方法及装置，向电机注入直流电流后，通过提取电机三相电流中的同频交流分量的频率，计算电机初始转速，整个计算过程不涉及定子电压的计算，进而避免了电机定子频率过低时定子电压受逆变器死区、管压降及电机定子电阻的影响，导致依据定子电压计算得到的电机初始转速准确度过低的问题，提高了计算电机初始转速的准确度。
A Method and Device for Calculating Initial Speed of Asynchronous Motor
【技术实现步骤摘要】
一种异步电机初始转速的计算方法及装置
本专利技术涉及风电
，更具体的，涉及一种异步电机初始转速的计算方法及装置。
技术介绍
异步电机无速度传感器控制系统利用定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器，具有成本低、故障概率小、免于对速度传感器的维护等优势，因此，被广泛应用在风电领域。在异步电机无速度传感器矢量控制系统的运行过程中，当电机实际初始转速与无速度控制算法设定的初始转速偏差太大时，会导致启动失败，甚至可能因为转矩冲击影响电机及整个风机的机械系统寿命，因此准确计算电机初始转速至关重要。目前一般通过向电机注入直流电流，激励电子产生转子磁链，再利用电压模型估算电机转子磁链，根据转子磁链估算电机初始转速。但是当电机定子频率过低时，定子电压也很低，逆变器死区、管压降及电机定子电阻对定子电压的影响很大，而通过逆变器占空比和电压重构计算得到的定子电压未考虑逆变器死区、管压降及电机定子电阻对定子电压的影响，从而使计算得到的定子电压与实际定子电压之间的误差较大。在此基础上，利用电压模型估算得到的转子磁链与实际转子磁链之间误差也很大，从而导致根据转子磁链估算得到的电机初始转速与实际电机初始转速之间也存在很大的误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种异步电机初始转速的计算方法及装置，通过提取电机三相电流中的同频交流分量的频率，进一步计算电机初始转速，提高了电机初始转速的准确度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的具体技术问题如下：一种异步电机初始转速的计算方法，包括：向电机注入直流电流；提取电机三相电流中的同频交流分量的频率；根据电流波动频率与电机转速的关系，计算电机初始转速。可选的，所述方法还包括：判断电机是否处于长时间停止工作状态；若电机处于长时间停止工作状态时，执行所述向电机注入直流电流；若电机处于短时间停止工作状态时，执行所述提取电机三相电流中的同频交流分量的频率。可选的，所述判断电机是否处于长时间停止工作状态，包括：判断电机三相电流的绝对值是否都不大于预设值；若其中任意一相电流大于所述预设值，判定电机处于短时间停止工作状态；若都不大于所述预设值，判定电机处于长时间停止工作状态。可选的，在所述判断电机是否处于长时间停止状态之前，所述方法还包括：控制逆变器输出与上次输出的占空比相反的占空比；输出零电压矢量，并将辨识步骤设置为1；启动计时器，计时时长为第一预设时长。可选的，在所述向电机注入直流电流之前，所述方法还包括：将辨识步骤设置为2。可选的，在所述提取电机三相电流中的同频交流分量的频率之前，所述方法还包括：启动计时器，计时时长为第二预设时长。可选的，所述提取电机三相电流中的同频交流分量的频率，包括：以预设的采样频率和采样点数，对电机三相电流中的同频交流分量进行采样；对采样电流、所述采样频率和所述采样点数进行FFT分析，计算电机三相电流中的同频交流分量的粗略频率；设置电流频率精度，并依据所述电流频率精度、所述采样频率和所述采样点数，计算所述电流频率精度对应的频率提取区间；计算所述频率提取区间中每个频率对应的电流幅值，得到幅值数组Amp[k]，并确定最大电流幅值的数组下标k0；依据所述粗率频率、所述电流频率精度、所述最大电流幅值的数组下标k0以及所述幅值数组Amp[k]的最大下标，计算电机三相电流中的同频交流分量的最终频率。可选的，所述对采样电流、所述采样频率和所述采样点数进行FFT分析，计算电机三相电流中的同频交流分量的粗略频率，包括：对采样电流、所述采样频率和所述采样点数进行FFT分析，生成FFT幅值数组FFTAmp[Num]，其中，Num为所述采样点数；确定FFTAmp[1]到FFTAmp[Num/2]中最大电流幅值的数组下标N，并根据所述下标N、所述采样频率和所述采样点数计算电机三相电流中的同频交流分量的粗略频率。一种异步电机初始转速的计算装置，包括：电流注入单元，用于向电机注入直流电流；频率提取单元，用于提取电机三相电流中的同频交流分量的频率；转速计算单元，用于根据电流波动频率与电机转速的关系，计算电机初始转速。可选的，所述装置还包括：状态检测单元，用于判断电机是否处于长时间停止工作状态，若电机处于长时间停止工作状态，触发所述电流注入单元；若电机处于短时间停止工作状态，触发所述频率提取单元。可选的，所述状态检测单元，具体用于：判断电机三相电流的绝对值是否都不大于预设值；若其中任意一相电流大于所述预设值，判定电机处于短时间停止工作状态；若都不大于所述预设值，判定电机处于长时间停止工作状态。可选的，所述装置还包括：占空比输出单元，用于控制逆变器输出与上次输出的占空比相反的占空比；矢量输出单元，用于输出零电压矢量，并将辨识步骤设置为1；第一计时单元，用于启动计时器，计时时长为第一预设时长，计时结束触发所述状态检测单元；辨识步骤设置单元，用于在向电机注入直流电流之前，将辨识步骤设置为2。可选的，所述装置还包括：第二计时单元，用于启动计时器，计时时长为第二预设时长，计时结束后触发所述频率提取单元。可选的，所述频率提取单元，包括：电流采样子单元，用于以预设的采样频率和采样点数，对电机三相电流中的同频交流分量进行采样；粗略频率计算子单元，用于对采样电流、所述采样频率和所述采样点数进行FFT分析，计算电机三相电流中的同频交流分量的粗略频率；分辨率区间计算子单元，用于设置电流频率精度，并依据所述电流频率精度、所述采样频率和所述采样点数，计算所述电流频率精度对应的频率提取区间；电流幅值计算子单元，用于计算所述频率提取区间中每个频率对应的电流幅值，得到幅值数组Amp[k]，并确定最大电流幅值的数组下标k0；最终频率计算子单元，用于依据所述粗率频率、所述电流频率精度、所述最大电流幅值的数组下标k0以及所述幅值数组Amp[k]的最大下标，计算电机三相电流中的同频交流分量的最终频率。可选的，所述粗略频率计算子单元，具体用于对采样电流、所述采样频率和所述采样点数进行FFT分析，生成FFT幅值数组FFTAmp[Num]，其中，Num为所述采样点数；确定FFTAmp[1]到FFTAmp[Num/2]中最大电流幅值的数组下标N，并根据所述下标N、所述采样频率和所述采样点数计算电机三相电流中的同频交流分量的粗略频率。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：本专利技术公开的异步电机初始转速的计算方法，向电机注入直流电流后，通过提取电机三相电流中的同频交流分量的频率，计算电机初始转速，整个计算过程不涉及定子电压的计算，进而避免了电机定子频率过低时定子电压受逆变器死区、管压降及电机定子电阻的影响，导致依据定子电压计算得到的电机初始转速准确度过低的问题，提高了计算电机初始转速的准确度。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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种异步电机初始转速的计算方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例公开的基于dq坐标系的异步电机初始转速计算控制框图；图3为本专利技术实施例公开的基于αβ坐标系的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种异步电机初始转速的计算方法，其特征在于，包括：向电机注入直流电流；提取电机三相电流中的同频交流分量的频率；根据电流波动频率与电机转速的关系，计算电机初始转速。
【技术特征摘要】
1.一种异步电机初始转速的计算方法，其特征在于，包括：向电机注入直流电流；提取电机三相电流中的同频交流分量的频率；根据电流波动频率与电机转速的关系，计算电机初始转速。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：判断电机是否处于长时间停止工作状态；若电机处于长时间停止工作状态时，执行所述向电机注入直流电流；若电机处于短时间停止工作状态时，执行所述提取电机三相电流中的同频交流分量的频率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断电机是否处于长时间停止工作状态，包括：判断电机三相电流的绝对值是否都不大于预设值；若其中任意一相电流大于所述预设值，判定电机处于短时间停止工作状态；若都不大于所述预设值，判定电机处于长时间停止工作状态。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述判断电机是否处于长时间停止状态之前，所述方法还包括：控制逆变器输出与上次输出的占空比相反的占空比；输出零电压矢量，并将辨识步骤设置为1；启动计时器，计时时长为第一预设时长。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述向电机注入直流电流之前，所述方法还包括：将辨识步骤设置为2。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述提取电机三相电流中的同频交流分量的频率之前，所述方法还包括：启动计时器，计时时长为第二预设时长。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取电机三相电流中的同频交流分量的频率，包括：以预设的采样频率和采样点数，对电机三相电流中的同频交流分量进行采样；对采样电流、所述采样频率和所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周鹏，陈文杰，曹朋朋，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。