專利名稱：基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，屬于異步電機(jī)靜止參數(shù)辨識(shí)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著矢量控制算法及直接轉(zhuǎn)矩控制算法的發(fā)展，異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)界得到了更加廣泛的應(yīng)用。此類控制算法都依賴于電機(jī)的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)，其控制性能的好壞直接取決于電機(jī)參數(shù)的精度。由異步電機(jī)銘牌或產(chǎn)品手冊(cè)中的數(shù)據(jù)推算出來(lái)的部分電機(jī)參數(shù)，通常會(huì)有較大的偏差。如果電機(jī)參數(shù)不準(zhǔn)確將導(dǎo)致磁場(chǎng)定向不準(zhǔn)確，系統(tǒng)能耗增加，電機(jī)出力減小，效率下降。電機(jī)參數(shù)離線辨識(shí)方法的主要思想是在變頻器開機(jī)運(yùn)行前，由微處理器執(zhí)行一段參數(shù)辨識(shí)程序，利用變頻器本身的能力向電機(jī)輸入一些測(cè)試電壓信號(hào)，然后根據(jù)采樣電流信號(hào)離線計(jì)算出電機(jī)的參數(shù)。輸入電機(jī)的測(cè)試電壓信號(hào)幅值一般都非常小，因此，變頻器中器件的非線性對(duì)電機(jī)參數(shù)的辨識(shí)結(jié)果影響非常大。為了提高參數(shù)的辨識(shí)精度，需要對(duì)變頻器中器件的非線性進(jìn)行補(bǔ)償。文獻(xiàn)“Parameters Estimation of Induction Motor at Standstill Concerning the Nonlinearity of the System(基于非線性補(bǔ)償?shù)母袘?yīng)電機(jī)靜止參數(shù)辨識(shí)方法)”，VPPC2009, pp, Wei Chen, Dianguo Xu, Gaolin Wang, Yong Yu, C. C. Chan，公開了一種采用自適應(yīng)的方法辨識(shí)電機(jī)定子電阻的方法，效果較好。中國(guó)專利 《異步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法》，公開號(hào)為CN13M557，
公開日為20011128，公開了一種電機(jī)在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的參數(shù)辨識(shí)方法，并針對(duì)這種參數(shù)辨識(shí)方法提出了一種非線性補(bǔ)償方法，這種補(bǔ)償方法根據(jù)所用功率模塊的電氣特性參數(shù)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。然而，這種補(bǔ)償方法的通用性較差，其中的補(bǔ)償系數(shù)需要根據(jù)所用IGBT的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，工作量較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法的通用性差的問(wèn)題，提供一種基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法。本發(fā)明方法基于所述電機(jī)及與該電機(jī)輸入端連接的逆變器實(shí)現(xiàn)，它包括以下步驟步驟一對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，獲取逆變器的直流母線電壓和每相PWM占空比，重構(gòu)出電機(jī)每相的參考輸入電壓；步驟二根據(jù)步驟一中重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓進(jìn)行計(jì)算，獲得電機(jī)的每相定子電阻值的辨識(shí)值& ；步驟三采用單相交流法測(cè)試電機(jī)，通過(guò)電流閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器控制注入電機(jī)的電流的幅值和相位，獲取此時(shí)逆變器的直流母線電壓和每相PWM占空比，重構(gòu)出電機(jī)每相的參考輸入電壓Udc · (Ta-Tb)/2，式中Udc為逆變器的直流母線電壓，Ta為逆變器的A相PWM占空比，Tb為逆變器的B相PWM占空比，選擇電流相位為零的時(shí)候開始，對(duì)重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓在一個(gè)電流周期內(nèi)進(jìn)行傅立葉變換，計(jì)算獲得該電機(jī)每相的參考輸入電壓基波的實(shí)部和虛部；步驟四計(jì)算獲得步驟三中重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓與電機(jī)每相的實(shí)際輸入電壓之間的誤差電壓，并通過(guò)傅立葉變換獲得該誤差電壓基波的實(shí)部和虛部；步驟五根據(jù)步驟四中獲得的誤差電壓基波的實(shí)部和虛部，計(jì)算獲得電機(jī)每相的漏電感、轉(zhuǎn)子電阻和互感。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供了一種通用性強(qiáng)的異步電機(jī)靜止參數(shù)的辨識(shí)方法， 它在參數(shù)的辨識(shí)過(guò)程中，能夠進(jìn)行非線性的自適應(yīng)補(bǔ)償，本方法使電機(jī)參數(shù)的辨識(shí)精度得到提高。本發(fā)明根據(jù)傳統(tǒng)的電機(jī)參數(shù)辨識(shí)原理，針對(duì)電壓型交-直-交拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。本發(fā)明方法無(wú)需電機(jī)旋轉(zhuǎn)即可辨識(shí)出電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路中的全部參數(shù)。針對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)中器件的非線性的影響，如器件的導(dǎo)通壓降，開關(guān)延遲時(shí)間和死區(qū)時(shí)間等，提出了一種自適應(yīng)的補(bǔ)償方法，辨識(shí)出的電機(jī)參數(shù)精度較高。


圖1為本發(fā)明所述電機(jī)及與該電機(jī)輸入端連接的逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述電機(jī)的非對(duì)稱T型等效穩(wěn)態(tài)電路圖，圖中隊(duì)表示電機(jī)相電壓；IS 表示電機(jī)相電流;ue表示勵(lì)磁繞組兩端電壓；圖3為逆變器的一個(gè)PWM周期內(nèi)實(shí)際輸出的電壓波形圖，圖中，U1表示IGBT的導(dǎo)通壓降；隊(duì)表示IGBT反并聯(lián)二極管的導(dǎo)通壓降；Uab表示逆變器A相和B相之間輸出的電壓；D表示占空比；圖4為PI調(diào)節(jié)器控制生成單相交流電流的原理圖，圖中，Sabc為逆變器ABC三相 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)和分別為兩相靜止坐標(biāo)α-β軸系下的α軸和β軸電壓分量表示根據(jù)逆變器的直流母線電壓和PWM占空比重構(gòu)出的電機(jī)參考輸入電壓基波矢量；圖5為電機(jī)的任一相的死區(qū)效應(yīng)波形圖，本圖以該相電流為大于零的情況為例， 圖中，<^為逆變器某一相上橋臂PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；為逆變器某一相下橋臂PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)·Χ 為逆變器某一相參考輸出電壓；為對(duì)加入的死區(qū)時(shí)間所引起的電壓誤差補(bǔ)償后的逆變器輸出電壓；《Γ"為對(duì)加入的死區(qū)時(shí)間和器件的開關(guān)延遲時(shí)間所引起的電壓誤差補(bǔ)償后的逆變器輸出電壓；為對(duì)加入的死區(qū)時(shí)間和器件的開關(guān)延遲時(shí)間以及器件的導(dǎo)通壓降所引起的電壓誤差補(bǔ)償后的逆變器輸出電壓；Auan為加入的死區(qū)時(shí)間和器件的開關(guān)延遲時(shí)間以及器件的導(dǎo)通壓降所引起的電壓誤差；圖6為逆變器器件非線性對(duì)其輸出電壓的影響波形圖；圖7為逆變器器件的非線性造成的誤差電壓波形圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式基于所述電機(jī)及與該電機(jī)輸入端連接的逆變器實(shí)現(xiàn)，它包括以下步驟步驟一對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，獲取逆變器的直流母線電壓和每相PWM占空比，重構(gòu)出電機(jī)每相的參考輸入電壓；L0022」 步驟ー報(bào)骷步驟一屮里柯出的電機(jī)母TO的麥芍緬八電壓進(jìn)仃昇，犾侍電機(jī)的
每相定子電阻值的辨識(shí)值も；步驟三采用單相交流法測(cè)試電機(jī)，通過(guò)電流閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器控制注入電機(jī)的電流 的幅值和相位，獲取此時(shí)逆變器的直流母線電壓和每相PWM占空比，重構(gòu)出電機(jī)每相的參 考輸入電壓Udc · (Ta-Tb)/2，式中Udc為逆變器的直流母線電壓，Ta為逆變器的A相PWM占空 比，Tb為逆變器的B相PWM占空比，選擇電流相位為零的時(shí)候開始，對(duì)重構(gòu)出的電機(jī)每相的 參考輸入電壓在ー個(gè)電流周期內(nèi)進(jìn)行傅立葉變換，計(jì)算獲得該電機(jī)每相的參考輸入電壓基 波的實(shí)部和虛部；步驟四計(jì)算獲得步驟三中重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓與電機(jī)每相的實(shí)際 輸入電壓之間的誤差電壓，并通過(guò)傅立葉變換獲得該誤差電壓基波的實(shí)部和虛部；步驟五根據(jù)步驟四中獲得的誤差電壓基波的實(shí)部和虛部，計(jì)算獲得電機(jī)每相的 漏電感、轉(zhuǎn)子電阻和互感。
具體實(shí)施方式
ニ 本實(shí)施方式為對(duì)實(shí)施方式ー的進(jìn)ー步說(shuō)明，步驟ニ中獲得電機(jī) 的每相定子電阻值的辨識(shí)值も的具體方法為采用直流法測(cè)試電機(jī)，在電機(jī)的任意兩相繞 組間通過(guò)逆變器先后注入兩個(gè)大小不同的直流電流，直流電流的大小通過(guò)PI調(diào)節(jié)器控制， 根據(jù)采集電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的該兩相繞組電流值IT1、It2和重構(gòu)獲得的電機(jī)該兩相繞組的參考輸 入電壓值Un、Ut2，采用下式
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，它基于所述電機(jī)及與該電機(jī)輸入端連接的逆變器實(shí)現(xiàn)，其特征在于它包括以下步驟步驟一對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試，獲取逆變器的直流母線電壓和每相PWM占空比，重構(gòu)出電機(jī)每相的參考輸入電壓；步驟二 根據(jù)步驟一中重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓進(jìn)行計(jì)算，獲得電機(jī)的每相定子電阻值的辨識(shí)值步驟三采用單相交流法測(cè)試電機(jī)，通過(guò)電流閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器控制注入電機(jī)的電流的幅值和相位，獲取此時(shí)逆變器的直流母線電壓和每相PWM占空比，重構(gòu)出電機(jī)每相的參考輸入電壓Udc · (Ta-Tb)/2，式中Udc為逆變器的直流母線電壓，Ta為逆變器的A相PWM占空比， Tb為逆變器的B相PWM占空比，選擇電流相位為零的時(shí)候開始，對(duì)重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓在一個(gè)電流周期內(nèi)進(jìn)行傅立葉變換，計(jì)算獲得該電機(jī)每相的參考輸入電壓基波的實(shí)部和虛部；步驟四計(jì)算獲得步驟三中重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓與電機(jī)每相的實(shí)際輸入電壓之間的誤差電壓，并通過(guò)傅立葉變換獲得該誤差電壓基波的實(shí)部和虛部；步驟五根據(jù)步驟四中獲得的誤差電壓基波的實(shí)部和虛部，計(jì)算獲得電機(jī)每相的漏電感、轉(zhuǎn)子電阻和互感。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于 步驟二中獲得電機(jī)的每相定子電阻值的辨識(shí)值&的具體方法為采用直流法測(cè)試電機(jī)，在電機(jī)的任意兩相繞組間通過(guò)逆變器先后注入兩個(gè)大小不同的直流電流，直流電流的大小通過(guò)PI調(diào)節(jié)器控制，根據(jù)采集電機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的該兩相繞組電流值IT1、It2和重構(gòu)獲得的電機(jī)該兩相繞組的參考輸入電壓值UT1、Ut2，采用下式
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于步驟三中計(jì)算獲得電機(jī)每相的參考輸入電壓基波的實(shí)部和虛部的具體方法為設(shè)定PI調(diào)節(jié)器控制輸入的交流電流信號(hào)的參考值為= IAsin( t), 式中Ia為該交流電流信號(hào)的幅值，ω為該交流電流信號(hào)的角頻率，t為時(shí)間， 該P(yáng)I控制輸出的電壓信號(hào)Usa為 usa = UAsin(cot+ θ )，式中Ua為電壓信號(hào)Usa的幅值，θ為電壓信號(hào)usa與電流信號(hào)的參考值的相位差，在電機(jī)的電流相位為零的時(shí)刻開始對(duì)重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓在一個(gè)電流周期內(nèi)經(jīng)傅立葉變換計(jì)算獲得電機(jī)每相的參考輸入電壓基波的實(shí)部Ulte和虛部Ulm為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于步驟四中重構(gòu)出的電機(jī)的每相參考輸入電壓與電機(jī)每相的實(shí)際輸入電壓之間的誤差電壓Uot 為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于步驟四中計(jì)算獲得電機(jī)每相的漏電感Lis為 式中X為電機(jī)的等效感抗，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于步驟四中計(jì)算獲得電機(jī)每相的轉(zhuǎn)子電阻艮為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于為使參考輸入電壓基波的實(shí)部Use接近其真實(shí)值，而對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒樵陔姍C(jī)的任意兩相中注入兩個(gè)頻率相同、幅值不同的交流信號(hào)，采樣這兩個(gè)交流電流下電機(jī)電流和電機(jī)參考輸入電壓值，計(jì)算獲得Ulte的補(bǔ)償電壓AUramp為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于步驟四中計(jì)算獲得電機(jī)每相的互感LmS
全文摘要
基于自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)漠惒诫姍C(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，屬于異步電機(jī)靜止參數(shù)辨識(shí)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法的通用性差的問(wèn)題。它首先對(duì)電機(jī)的每相定子電阻值進(jìn)行辨識(shí)，然后采用單相交流法測(cè)試電機(jī)，重構(gòu)出電機(jī)每相的參考輸入電壓，對(duì)重構(gòu)出的電機(jī)每相的參考輸入電壓在一個(gè)電流周期內(nèi)進(jìn)行傅立葉變換，計(jì)算獲得該電機(jī)每相的參考輸入電壓基波的實(shí)部和虛部；計(jì)算獲得電機(jī)每相的參考輸入電壓與電機(jī)每相的實(shí)際輸入電壓之間的誤差電壓，并獲得該誤差電壓基波的實(shí)部和虛部；計(jì)算獲得電機(jī)每相的漏電感、轉(zhuǎn)子電阻和互感。本發(fā)明適用于異步電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102291080SQ20111019156
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者于泳, 徐殿國(guó), 楊榮峰, 王高林, 陳偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)