專利名稱：異步電機(jī)的定子側(cè)電阻的觀測(cè)方法
本明涉及一種電機(jī)參數(shù)觀測(cè)技術(shù)，特別是一種異步電機(jī)的定子側(cè)電阻的觀測(cè)方法。
在現(xiàn)有的異步電機(jī)變頻調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)，其控制部分中出現(xiàn)了一些以含有計(jì)算定子電流在定子側(cè)電阻上的矢量壓降的環(huán)節(jié)為特征的控制方法。由于電機(jī)定子側(cè)電阻的實(shí)際值隨電機(jī)運(yùn)行溫度不同而變化因而不是常數(shù)，為了使電機(jī)的定子磁場(chǎng)或定子磁鏈保證為設(shè)定值，則必須觀測(cè)出定子側(cè)電阻實(shí)際值以作為上述計(jì)算定子電流在定子側(cè)電阻上的矢量壓降的根據(jù)。
另外由觀測(cè)出定子側(cè)電阻的實(shí)際值大小還可推算出電機(jī)運(yùn)行溫度的高低，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)超溫的指示或保護(hù)，而這對(duì)變頻下或工頻下運(yùn)行的異步電機(jī)都是有用的。
專利申請(qǐng)?zhí)枮?1106851.5的《異步電機(jī)變頻調(diào)速中含有基變量的參數(shù)的觀測(cè)方法》專利文件中載有基變量的觀測(cè)方法，而此基變量構(gòu)成了定子側(cè)電阻的觀測(cè)方法的基礎(chǔ)。
本發(fā)明的目的是提供一種異步電機(jī)的定子側(cè)電阻的觀測(cè)方法。
在包括含有基變量觀測(cè)單元在內(nèi)的異步電機(jī)運(yùn)行裝置的前提下，本發(fā)明的技術(shù)方案按層次分述如下定子側(cè)電阻(RR1)的觀測(cè)式為RR1=YG/IK-KK×W1×L1×(Z-B0)×(1-Z),]]>YG為電機(jī)的相有功功率，IK為電機(jī)的相定子電流(I1)的平方值，L1為電機(jī)的定子繞組的相電感，W1為定子角頻率，KK為系數(shù)，Z為基變量，B0為漏磁系數(shù)，B0＝1-M×M/(L1×L2)，L1及L2分別為電機(jī)定子繞組相電感及電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相電感，M為定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間相間的互感(見派克模型)。
如YG＞0，則KK＝1；如YG≤0，則KK＝-1。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步作詳細(xì)說明。


圖1為電壓及電流靜座標(biāo)系中的信號(hào)圖。
圖2為定子電壓定向同步座標(biāo)系中的信號(hào)圖。
圖3為定子(或轉(zhuǎn)子)磁鏈定向同步座標(biāo)系中的信號(hào)圖。
圖4為磁鏈及電流靜座標(biāo)系中的信號(hào)圖。
圖5為觀測(cè)子程序圖。圖6為圖5的方框圖。
圖1～圖4分別引自專利申請(qǐng)?zhí)枮?1106851.5的《異步電機(jī)變頻調(diào)速中含有基變量的參數(shù)的觀測(cè)方法》專利文件中的圖1～圖4，但圖1對(duì)變頻下或工頻下運(yùn)行的異步電機(jī)都是適用的。
在下面的說明中，各矢量或向量均反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
在圖1的電壓及電流靜座標(biāo)系中IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝V1β×I1β+V1α×I1α，V1α及V1β分別為相定子電壓在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
在圖2的定子電壓定向同步座標(biāo)系中IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1×I1Q，V1為相定子電壓且與Q軸同軸，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量。
在圖3的定子(或轉(zhuǎn)子)磁鏈定向同步座標(biāo)系中IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1D×I1D+V1Q×I1Q，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量，V1D及V1Q分別為相定子電壓在D軸及Q軸上的分量，相定子磁鏈Ψ1(或相轉(zhuǎn)子磁鏈Ψ2)與D軸同軸。
在圖4的磁鏈及電流靜座標(biāo)系中IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝W1×(I1β×Ψ1α-I1α×Ψ1β)，Ψ1α及Ψ1β分別為相定子磁鏈在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
在圖5的觀測(cè)子程序中方框50、51、52、53及54為基變量觀測(cè)單元，用以計(jì)算Z及IK值，其中程序內(nèi)容與專利申請(qǐng)?zhí)枮?1106851.5的《異步電機(jī)變頻調(diào)速中含有基變量的參數(shù)的觀測(cè)方法》專利文件中的方框50、51、52、53及54的程序內(nèi)容完全相同。方框61、62、63及64中的程序則用以計(jì)算YG值；方框51與61、52與62、53與63及54與64各自組成一組，但這四組中只用其中的一組。方框65中的程序用以計(jì)算定子側(cè)電阻RR1的觀測(cè)值。
圖5中的AA、BB及CC均為中間變量，EE1及EE2為行語句標(biāo)號(hào)，“*”及“SQR”符號(hào)分別代表乘法和開平方，方框65中基變量的函數(shù)也可用以基變量為表格地址預(yù)先制成表格而進(jìn)行查表得出。整個(gè)程序用單片計(jì)算機(jī)高級(jí)語言BASIC51或BASIC96寫成(用于INTEL單片計(jì)算機(jī))。對(duì)于其他單片計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器則可根據(jù)本發(fā)明所述各觀測(cè)式分別用各自適合的計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行編程。
由于電機(jī)熱慣性很大，電機(jī)運(yùn)行溫度及定子側(cè)電阻值都變化緩慢，故在需要的情況下對(duì)于定子側(cè)電阻的觀測(cè)可以間歇工作制方式進(jìn)行；還可對(duì)所輸出的觀測(cè)值進(jìn)行數(shù)字濾波處理以增強(qiáng)抗干擾能力；當(dāng)|YG|絕對(duì)值很小時(shí)還可中止觀測(cè)。
本發(fā)明的優(yōu)特點(diǎn)如下一、以基變量作支持，加上前面所述的重要實(shí)施內(nèi)容后而獲得異步電機(jī)定子側(cè)電阻的高精確度觀測(cè)值，所觀測(cè)值并自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)溫度的變化。二、定子側(cè)電阻觀測(cè)值直接輸出而不經(jīng)過任何調(diào)節(jié)器，反應(yīng)快速，從而能滿足各種控制方式變頻調(diào)速的要求，例如現(xiàn)有應(yīng)用中之一的要求是通過定子側(cè)電阻觀測(cè)值而將定子磁鏈保持在給定值上，同時(shí)又能在與轉(zhuǎn)矩控制之間實(shí)現(xiàn)解耦功能。三、用途廣，適用諸如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、壓頻比(V/F)控制等各種控制方式的變頻調(diào)速，還可用于異步電機(jī)(包括在工頻下)的溫度指示或超溫保護(hù)(用公知的電阻—溫度換算方法對(duì)定子側(cè)電阻觀測(cè)值進(jìn)行換算后)。四、與美國(guó)專利US 6,281,659(Giuseppe2001年8月28日)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為不僅觀測(cè)構(gòu)成簡(jiǎn)單，更重要是，既不存有在定子電流平面上去尋找一個(gè)合適參照點(diǎn)Pr時(shí)所帶來的困惑，又免除了在寬廣工作范圍內(nèi)如何精確設(shè)置增益系數(shù)K時(shí)所帶來的困難。
權(quán)利要求
1.一種異步電機(jī)的定子側(cè)電阻的觀測(cè)方法，包括含有基變量觀測(cè)單元在內(nèi)的異步電機(jī)運(yùn)行裝置，其特征是定子側(cè)電阻(RR1)的觀測(cè)式為RR1=YG/IK-KK×W1×L1×(Z-B0)×(1-Z),]]>YG為電機(jī)的相有功功率，IK為電機(jī)的相定子電流(I1)的平方值，L1為電機(jī)的定子繞組的相電感，W1為定子角頻率，KK為系數(shù)，Z為基變量，B0為漏磁系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀測(cè)方法，其特征是如YG＞0，則KK＝1；如 YG≤0，則KK＝-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀測(cè)方法，其特征是在電壓及電流靜座標(biāo)系中，IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝V1β×I1β+V1α×I1α，Vlα及V1β分別為相定子電壓在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀測(cè)方法，其特征是在定子電壓定向同步座標(biāo)系中，IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1×I1Q，V1為相定子電壓且與Q軸同軸，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀測(cè)方法，其特征是在定子(或轉(zhuǎn)子)磁鏈定向同步座標(biāo)系中，IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1D×I1D+V1Q×I1Q，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量，V1D及V1Q分別為相定子電壓在D軸及Q軸上的分量，相定子磁鏈Ψ1(或相轉(zhuǎn)子磁鏈Ψ2)與D軸同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觀測(cè)方法，其特征是在磁鏈及電流靜座標(biāo)系中，IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝W1×(I1β×Ψ1α-I1α×Ψ1β)，Ψ1α及Ψ1β分別為相定子磁鏈在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
全文摘要
以基變量作支持構(gòu)成了異步電機(jī)定子側(cè)電阻的高精確度觀測(cè)方法，觀測(cè)值自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)溫度的變化且直接輸出而不經(jīng)過任何調(diào)節(jié)器，反應(yīng)快速。適用諸如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、壓頻比(V/F)控制等各種控制方式的變頻調(diào)速，還可用于異步電機(jī)(包括在工頻下)的溫度指示或超溫保護(hù)。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1420360SQ01131549
公開日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2001年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月20日
發(fā)明者盧驥, 盧偉白 申請(qǐng)人:盧驥