專利名稱：異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)參數(shù)觀測(cè)技術(shù)，特別是一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器。
異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)無(wú)論是對(duì)確實(shí)保證變頻調(diào)速具有高性能或是對(duì)檢驗(yàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子制造質(zhì)量都具有重要意義，但轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)并不是一個(gè)固定值，而是隨著轉(zhuǎn)子溫度不同而時(shí)時(shí)變化，實(shí)時(shí)觀測(cè)難度大，目前尚缺乏一種實(shí)用性強(qiáng)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器。
本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)用性強(qiáng)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器。
在包括含有負(fù)載角正切值觀測(cè)單元在內(nèi)的異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置的前提下，本實(shí)用新型的技術(shù)方案按層次分述如下設(shè)有第一運(yùn)算單元01或第二運(yùn)算單元02，這二者的輸入彼此相同，其第一輸入為來(lái)自負(fù)載角正切值觀測(cè)單元的輸出負(fù)載角正切觀測(cè)值TG，其第二輸入為轉(zhuǎn)差角頻率W2；第一運(yùn)算單元01的輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T2，第二運(yùn)算單元02的輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)即1/T2。
當(dāng)異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置為異步電機(jī)的變頻調(diào)速裝置時(shí)，轉(zhuǎn)差角頻率W2來(lái)自變頻調(diào)速裝置的控制回路；當(dāng)需要時(shí)所輸出的電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T2或電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)1/T2則回送到變頻調(diào)速裝置的控制回路，以作對(duì)原(先)值進(jìn)行刷新之用。
當(dāng)異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置為定頻下異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置時(shí)，轉(zhuǎn)差角頻率W2的獲取由《三相異步電機(jī)負(fù)載率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法(GB8916-88)》所規(guī)定的方法進(jìn)行。
所說(shuō)的第一運(yùn)算單元和第二運(yùn)算單元均在用戶系統(tǒng)板上實(shí)現(xiàn)。
上面提到的負(fù)載角正切值觀測(cè)單元的構(gòu)成，在發(fā)明專利申請(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》中已有詳細(xì)的說(shuō)明，其特征是所得觀測(cè)值與電機(jī)電阻實(shí)時(shí)值的大小無(wú)關(guān)。
作為上面提到的變頻調(diào)速裝置控制回路的例子，可查閱如下二篇文獻(xiàn)，一篇是《朱濤等基于交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的高性能立軸傳動(dòng)系統(tǒng)(″電氣傳動(dòng)″2001年第5期)》，另一篇是《崔俊國(guó)等上海地鐵2號(hào)線車輛交流傳動(dòng)系統(tǒng)仿真分析(″機(jī)車電傳動(dòng)″2002年第1期)》。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步作詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為第一運(yùn)算單元圖。
圖2為第二運(yùn)算單元圖。
圖3為用戶系統(tǒng)板圖。
在圖1及圖2中第一運(yùn)算單元01及第二運(yùn)算單元02分別由AD534型除法器構(gòu)成；腳X2、Y1及Z1均接公共地，+VS及-VS腳分別與正控制電源V+和負(fù)控制電源V-相接，且腳Y2與腳OUT相接。
在圖1中第一輸入負(fù)載角正切觀測(cè)值TG接腳Z2，第二輸入轉(zhuǎn)差角頻率W2接腳X1，則輸出腳OUT輸出電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T2(T2＝TG/W2)。
在圖2中第一輸入負(fù)載角正切觀測(cè)值TG接腳X1，第二輸入轉(zhuǎn)差角頻率W2接腳Z2，則輸出腳OUT輸出電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)1/T2(1/T2＝W2/TG)。
圖3A中的用戶系統(tǒng)板03為市面上供應(yīng)的U51-A1用戶系統(tǒng)板。板上裝有INTEL8032單片計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器EPROM2764、并行接口8255、D/A轉(zhuǎn)換器DAC8032及A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809各一個(gè)。第一輸入負(fù)載角正切觀測(cè)值TG與第二輸入轉(zhuǎn)差角頻率W2分別通過(guò)板上接口J12-1及J12-2與ADC0809的第一通道及第二通道相接，以進(jìn)行采樣，所輸出的電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T2或電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)1/T2(＝T2D)既可通過(guò)板上接口J8-3向外輸出模擬量，也可通過(guò)板上接口J11-2～J11-9向外輸出數(shù)字量。圖3B給出了相應(yīng)的源程序圖，這里用BASIC/51高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)，然后由BASIC/51編譯系統(tǒng)編譯成單片計(jì)算機(jī)所需的代碼即目標(biāo)程序。圖3B中源程序?qū)ζ渌愋蛦纹?jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器同樣適用，只不過(guò)用何種形式書(shū)寫(xiě)則與所采用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言有關(guān)。
本實(shí)用新型的優(yōu)特點(diǎn)是一、從前面提到的二篇變頻調(diào)速裝置控制回路文獻(xiàn)可以看出，要使矢量控制的優(yōu)良性能真正落到實(shí)處而不是僅僅停留在理論上的分析，就必須解決異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器問(wèn)題，本實(shí)用新型正是為了解決此關(guān)鍵問(wèn)題而提出來(lái)的。二、為了在電機(jī)零速下獲得高起動(dòng)轉(zhuǎn)距的同時(shí)而又有效的利用變頻器電流從而大幅度地降低產(chǎn)品成本，則先在電機(jī)零速下(此時(shí)轉(zhuǎn)差角頻率等于定子電源角頻率)觀測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T2或電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)1/T2將其回送到變頻調(diào)速裝置的控制回路內(nèi)，然后進(jìn)行正式起動(dòng)。三、電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)T2(T2＝L2/R2，L2為轉(zhuǎn)子電感，R2為轉(zhuǎn)子電阻)或其倒數(shù)的變化與轉(zhuǎn)子電阻發(fā)熱變化有關(guān)，由于電機(jī)熱慣性時(shí)間常數(shù)很大，故對(duì)變頻調(diào)速裝置的控制回路內(nèi)的T2或其倒數(shù)的刷新可以間歇方式進(jìn)行，在休歇期間如有需要還可對(duì)觀測(cè)出的T2或其倒數(shù)進(jìn)行數(shù)字濾波處理以提高抗干擾能力。四、轉(zhuǎn)子常出現(xiàn)導(dǎo)條開(kāi)裂或與端環(huán)焊接不良等制造質(zhì)量問(wèn)題，這可將其轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)觀測(cè)值與其定型產(chǎn)品所存擋的相對(duì)應(yīng)觀測(cè)值進(jìn)行比較，然后作出判斷。五、由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)電材料與轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁材料的熱膨脹系數(shù)不同，其相互之間所引起的應(yīng)力隨著轉(zhuǎn)子溫度的變化而急劇變化，為此需對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)溫度作出估計(jì)，其估計(jì)公式為t＝(1/T2-1/T20)*(T+t0)/(1/T20)+t0(T為常數(shù)，如紫銅材料的T＝235)式中1/T20是轉(zhuǎn)子初始溫度為t0(通常是室溫)下的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)觀測(cè)值，1/T2是轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)溫度為t下的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)觀測(cè)值。六、既可硬件實(shí)現(xiàn)又可軟件實(shí)現(xiàn)。七、負(fù)載角正切值觀測(cè)單元引自發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?1106851.5″異步電機(jī)中含有基變量的參數(shù)的觀測(cè)方法″。
權(quán)利要求1.一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器，包括含有負(fù)載角正切值觀測(cè)單元在內(nèi)的異步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置，其特征在于設(shè)有第一運(yùn)算單元(01)或第二運(yùn)算單元(02)，這二者的輸入彼此相同，其第一輸入為來(lái)自負(fù)載角正切值觀測(cè)單元的輸出負(fù)載角正切觀測(cè)值(TG)，其第二輸入為轉(zhuǎn)差角頻率(W2)；第一運(yùn)算單元(01)的輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)(T2)，第二運(yùn)算單元(02)的輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)(1/T2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線觀測(cè)器，其特征在于第一運(yùn)算單元(01)及第二運(yùn)算單元(02)分別由AD534型除法器構(gòu)成；腳X2、Y1及Z1均接公共地，+VS及-VS腳分別與正控制電源V+和負(fù)控制電源V-相接，且腳Y2與腳OUT相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的在線觀測(cè)器，其特征在于在第一運(yùn)算單元(01)中，第一輸入負(fù)載角正切觀測(cè)值(TG)接腳Z2，第二輸入轉(zhuǎn)差角頻率(W2)接腳X1，則輸出腳OUT輸出電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)(T2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的在線觀測(cè)器，其特征在于在第二運(yùn)算單元(02)中，第一輸入負(fù)載角正切觀測(cè)值(TG)接腳X1，第二輸入轉(zhuǎn)差角頻率(W2)接腳Z2，則輸出腳OUT輸出電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)(1/T2)。
專利摘要本實(shí)用新型《異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)器》為一種電機(jī)參數(shù)觀測(cè)技術(shù)，用于異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的在線觀測(cè)。異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)或其倒數(shù)的在線觀測(cè)由第一運(yùn)算單元或第二運(yùn)算單元實(shí)現(xiàn)。用于需要觀測(cè)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的變頻調(diào)速中；還可用于評(píng)估鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子制造質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)溫度。
文檔編號(hào)G01R31/34GK2605580SQ02277160
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者盧驥 申請(qǐng)人:盧驥