基于气隙功率的转差估计方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了基于气隙功率的转差估计方法和系统，包括：获取三相相电压实际值和三相相电流实际值；根据三相相电压实际值和三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗；计算铁损，并根据有功功率、定子铜耗和铁损计算气隙功率；根据气隙功率计算输出转矩；通过实时计算气隙功率，并且充分考虑了定子损耗，得到精确的输出转矩，从而计算的转差频率会比较准确；对于异步电机VF控制低频带载性能以及转速精度都有非常明显的提升。精度都有非常明显的提升。精度都有非常明显的提升。

【技术实现步骤摘要】
基于气隙功率的转差估计方法和系统


[0001]本专利技术涉及异步电机控制
，尤其是涉及基于气隙功率的转差估计方法和系统。

技术介绍

[0002]在异步电机控制领域，VF控制由于控制简单且实现容易，是目前应用最广泛的一种调速方法，但是由于异步电机本身特性是感应电机，转子与定子旋转磁场存在相对运动时，转子绕组中就会感应出电势和电流，从而产生电磁转矩驱动转子转动。因此，定子旋转磁场速度和转子旋转速度是不同步的，而定子磁场速度与转子旋转速度的差值就是转差速度。根据异步电机控制原理，转差速度的计算如公式(1)：
[0003][0004]其中，R
r
为转子电阻，L
m
为互感抗，i
sq
为q轴转矩电流，为转子磁链，L
r
为转子电感。
[0005]对于VF控制，由于没有采用磁场定向控制，不能有效分解励磁分量和转矩分量，并且也不能较为准确计算转子磁链。因此以上计算转差的方法对于VF控制并不适用。由于额定转差是异步电机带额定负载时定子旋转磁场与转子旋转速度的差值，因此转差频率也可以通过公式(2)计算：
[0006][0007]其中，vf
torque
为输出转矩，单位为％，f
ratedcomp
为额定转差频率。额定转差频率的计算如公式(3)：
[0008][0009]其中，f
N
为电机额定功率，n
N
为电机额定转速，P
极对数
为电机极对数。<br/>[0010]当vf
torque
为额定转矩时，即vf
torque
＝100，f
comp
＝f
ratedcomp
。
[0011]获取输出转矩vf
torque
，通常采用的方法是采样三相电流经过CLARKE变换到两相静止坐标系，再基于同步角度变换到两相旋转坐标系，得到d轴励磁电流分量和转矩电流分量，再通过公式(1)计算转差频率。
[0012]但是，上述方法没有采用转子磁场定向控制，基于同步角度两相静止坐标到两相旋转坐标系的变换实际上是存在问题的，因为这个同步速并不等同于定子磁场的旋转速度，尤其在增大负载时偏差更明显，负载越大偏差越大，得到的转矩分量通常是不正确的，因而计算的转差频率也存在错误。虽然对于中高速主要影响稳速精度，但是对于低速带载的影响是非常大的。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于气隙功率的转差估计方法和系统，通过实时计算气隙功率，并且充分考虑了定子损耗，得到精确的输出转矩，从而计算的转差频率会比较准确；对于异步电机VF控制低频带载性能以及转速精度都有非常明显的提升。
[0014]第一方面，本专利技术实施例提供了基于气隙功率的转差估计方法，所述方法包括：
[0015]获取三相相电压实际值和三相相电流实际值；
[0016]根据所述三相相电压实际值和所述三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗；
[0017]计算铁损，并根据所述有功功率、所述定子铜耗和所述铁损计算气隙功率；
[0018]根据所述气隙功率计算输出转矩。
[0019]进一步的，所述方法还包括：
[0020]根据所述输出转矩计算转差频率；
[0021]根据下式计算所述转差频率：
[0022]f
comp
＝vf
torque
*f
额定转差频率
[0023]其中，f
comp
为所述转差频率，vf
torque
为所述输出转矩。
[0024]进一步的，所述方法还包括：
[0025]根据所述转差频率计算同步频率；
[0026]根据下式计算所述同步频率：
[0027]f
e
＝f
comp
+f
set
[0028]其中，f
e
为所述同步频率，f
comp
为所述转差频率，f
set
为设定的目标频率。
[0029]进一步的，根据所述三相相电压实际值和所述三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗，包括：
[0030]根据下式计算所述有功功率：
[0031]P
有功功率
＝u
u
(t)*i
u
(t)+u
v
(t)*i
v
(t)+u
w
(t)*i
w
(t)
[0032]其中，u
u
(t)、u
v
(t)和u
w
(t)为所述三相相电压实际值，i
u
(t)、i
v
(t)和i
w
(t)为所述三相相电流实际值。
[0033]进一步的，根据所述三相相电压实际值和所述三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗，包括：
[0034]根据下式计算所述定子铜耗：
[0035][0036]其中，P
Rs
为所述定子铜耗，i
u
(t)、i
v
(t)和i
w
(t)为所述三相相电流实际值，R
s
为定子电阻。
[0037]进一步的，计算铁损包括：
[0038]根据下式计算所述铁损：
[0039][0040]其中，P
Fe
为所述铁损，f
e
为同步频率，s为实际转差率，s
N
为额定转差率，f
N
为电机额定频率。
[0041]进一步的，根据所述有功功率、所述定子铜耗和所述铁损计算气隙功率，包括：
[0042]根据下式计算所述气隙功率：
[0043]P
gap
＝P
有功功率
‑
P
Rs
‑
P
Fe
[0044]其中，P
gap
为所述气隙功率，P
Rs
为所述定子铜耗，P
Fe
为所述铁损。
[0045]进一步的，根据所述气隙功率计算输出转矩，包括：
[0046]根据下式计算所述输出转矩：
[0047][0048]其中，vf
torque
为所述输出转矩，n为电机额定转速，P为电机额定功率，P
gap
为所述气隙功率，n
e
为同步频率对应的转速。
[0049]第二方面，本专利技术实施例提供了基于气隙功率的转差估计系统，其特征在于，所述系统包括：
[0050]获取模块，用于获取三相相电压实际值和三相相电流实际值；
[0051]有功功率计算模块，用于根据所述三相相电压实际值和所述三相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气隙功率的转差估计方法，其特征在于，所述方法包括：获取三相相电压实际值和三相相电流实际值；根据所述三相相电压实际值和所述三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗；计算铁损，并根据所述有功功率、所述定子铜耗和所述铁损计算气隙功率；根据所述气隙功率计算输出转矩。2.根据权利要求1所述的基于气隙功率的转差估计方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述输出转矩计算转差频率；根据下式计算所述转差频率：f
comp
＝vf
torque
*f
额定转差频率
其中，f
comp
为所述转差频率，vf
torque
为所述输出转矩。3.根据权利要求2所述的基于气隙功率的转差估计方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述转差频率计算同步频率；根据下式计算所述同步频率：f
e
＝f
comp
+f
set
其中，f
e
为所述同步频率，f
comp
为所述转差频率，f
set
为设定的目标频率。4.根据权利要求1所述的基于气隙功率的转差估计方法，其特征在于，根据所述三相相电压实际值和所述三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗，包括：根据下式计算所述有功功率：P
有功功率
＝u
u
(t)*i
u
(t)+u
v
(t)*i
v
(t)+u
w
(t)*i
w
(t)其中，u
u
(t)、u
v
(t)和u
w
(t)为所述三相相电压实际值，i
u
(t)、i
v
(t)和i
w
(t)为所述三相相电流实际值。5.根据权利要求1所述的基于气隙功率的转差估计方法，其特征在于，根据所述三相相电压实际值和所述三相相电流实际值分别计算有功功率和定子铜耗，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁飞平，黄敏，
申请(专利权)人：深圳市步科电气有限公司，
类型：发明
国别省市：