电气传动系统中电动机转动惯量的实验估计方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电气传动系统中电动机转动惯量的实验估计方法，该方法是基于电机矢量控制原理，通过先确定电流内环参数，再设计转速外环参数的方法来设计控制系统以实现高精度的控制效果；电流内环的控制参数跟电机系统自身参数有关，转速外环的参数与整个传动链转动惯量有关，其中：转速外环设计的重点在于转动惯量的求得；具体包括：一、确定控制系统电流内环参数；二、实验估计转动惯量。本发明专利技术为高精度的电机控制系统提供参数设置的依据，提高控制系统研发效率并作为电机控制中自适应参数辨识的重要组成部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子领域中电机运动控制的应用，具体地，涉及一种。
技术介绍
电气传动系统广泛应用于人类生产与生活中，如提升机系统、电机系统、船舶推进系统、发电系统等。目前，高精度的电气拖动控制系统通常应用矢量控制技术，需要对电机参数有精确的了解。然而，在通常情况下，电机转动惯量这一重要参数并不明确，需要在控制系统设计之前对转动惯量进行精确估计。转动惯量是刚体在转动过程中惯性大小的量度，它与刚体的总质量、形状和转轴的位置等因素有关，对于形状较为简单的刚体，可以通过数学的方法计算它绕特定轴的转动惯量。但是，在电机拖动系统中，尤其是随着电动机功率的增大，往往存在齿轮箱等机械转轴，使得整个系统的转动惯量耦合因素较多，用数学的方法进行精确计算非常困难，这给高精度的电机控制带来了困扰。因此，为了得到精确的电动机转动惯量，实现高精度的电机控制，满足系统的稳定性、安全性和快速性，研究拖动系统中转动惯量的实验测量方法有其重要意义。经检索，申请(专利)号:01130057.4，名称:异步电机转动惯量辨识方法，该专利技术涉及一种异步电机转动惯量辨识方法，包括以下步骤:采用转矩矢量控制方法，控制电机以恒定角加速度从角速度O1空载运行到角速度，记录运行时间At ;采用速度矢量控制方法，控制电机以恒定角速度空载稳速运行，根据这时的转矩电流分量十算电磁转矩值从而得出电机的摩擦转矩T tl,再根据运行时间△ t和摩擦转矩Ttl计算出电机的转动惯量J0该专利技术只适用于异步电机，且需计算摩擦转矩，使用上不是简单方便，控制精度不够。经检索，申请(专利)号:200810018783.0，名称:交流伺服系统的转动惯量辨识方法，该专利提供一种交流伺服系统的转动惯量辨识方法，将负载惯量与电机的转子惯量看做一个整体惯量，伺服系统进行加减速运动，得出此段时间内的系统输出转矩和电机平均转速，由系统输出转矩得到伺服系统平均转矩，再根据电机平均转速、伺服系统平均转矩和系统加减速运行的总时间，得到所述整体惯量的值，即辨识出交流伺服系统的转动惯量。该专利技术提供了一种永磁同步伺服电机的转动惯量估计方法，实现简单方便，但是该方法仅适用于同步电机的转动惯量估计，方法不具一般性。经检索，申请(专利)号:201110374048.5，名称:一种测量传动系统转动惯量的方法，提供了一种测量传动系统转动惯量的方法，属于轧制过程自动控制
，传动装置控制电机启动，电机带动卷取机工作；低速运转电机使传动机械设备处于热运转状态，所述的传动机械设备包括电机、减速机和卷取机；计算传动机械设备的摩擦转矩:绘制转速-摩擦转矩曲线；设置输出转矩限幅Mtl，测试传动机械设备的转动惯量；分别计算得到几组转动惯量，去掉其中的奇异点取剩下几组的平均值作为最终传动机械设备的转动惯量。该专利技术同样不具一般性，应用范畴不广。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种，该方法为高精度的电机控制系统提供参数设置的依据，提高控制系统研发效率并作为电机控制中自适应参数辨识的重要组成部分。为实现以上目的，本专利技术提供一种，该方法是基于电机矢量控制原理，通过先确定电流内环参数，再设计转速外环参数的方法来设计控制系统以实现高精度的控制效果；电流内环的控制参数跟电机系统自身参数有关，转速外环的参数与整个传动链转动惯量有关，其中:转速外环设计的重点在于转动惯量的获得，具体的:一、确定控制系统电流内环参数电流内环参数的设定首先要写出系统关于电流状态量的传递函数，通过将其传函等效为二阶“最优”模型进行理论参数设计，并通过实验的方法对理论参数进行适当调试，以满足电流快速性与稳定性的综合指标；通过电流内环参数的设置，可以实现电机励磁电流与转矩电流的解耦控制；二、实验估计转动惯量转动惯量的估计基于电机的运动方程:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气传动系统中电动机转动惯量的实验估计方法，其特征在于，该方法是基于电机矢量控制原理，通过先确定电流内环参数，再设计转速外环参数的方法来设计控制系统以实现高精度的控制效果；电流内环的控制参数跟电机系统自身参数有关，转速外环的参数与整个传动链转动惯量有关，其中：转速外环设计的重点在于转动惯量的获得，具体的：一、确定控制系统电流内环参数电流内环参数的设定首先要写出系统关于电流状态量的传递函数，通过将其传函等效为二阶“最优”模型进行理论参数设计，并通过实验的方法对理论参数进行适当调试，以满足电流快速性与稳定性的综合指标；通过电流内环参数的设置，实现电机励磁电流与转矩电流的解耦控制；二、实验估计转动惯量转动惯量的估计基于电机的运动方程：JPdωdt=Te-TL其中：J为转动惯量；P为电动机极对数；ω为电动机电角速度；Te为电磁转矩；TL为负载转矩。

【技术特征摘要】
1.一种电气传动系统中电动机转动惯量的实验估计方法，其特征在于，该方法是基于电机矢量控制原理，通过先确定电流内环参数，再设计转速外环参数的方法来设计控制系统以实现高精度的控制效果；电流内环的控制参数跟电机系统自身参数有关，转速外环的参数与整个传动链转动惯量有关，其中:转速外环设计的重点在于转动惯量的获得，具体的: 一、确定控制系统电流内环参数 电流内环参数的设定首先要写出系统关于电流状态量的传递函数，通过将其传函等效为二阶“最优”模型进行理论参数设计，并通过实验的方法对理论参数进行适当调试，以满足电流快速性与稳定性的综合指标；通过电流内环参数的设置，实现电机励磁电流与转矩电流的解...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱淼，王鹏，
申请(专利权)人：朱淼，王鹏，
类型：发明
国别省市：