專利名稱：識(shí)別交流異步電動(dòng)機(jī)電等效電路圖參量的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明由一種用于無(wú)編碼器地識(shí)別交流異步電動(dòng)機(jī)的電的等效電路圖參量的方法、裝置、設(shè)備和方法使用為出發(fā)點(diǎn)。電的等效電路圖參量實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)借助于電的等效電路圖組件的表征，從而使得電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的電特性可被模擬。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)公知各種不同的用于確定交流電動(dòng)機(jī)的電特性的方法。通常進(jìn)行在電動(dòng)機(jī)處的直流試驗(yàn)、空轉(zhuǎn)試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，以便能測(cè)量在此類運(yùn)行情景中的電特性，且能由此推導(dǎo)出用于其它運(yùn)行情況的電運(yùn)行特性。為了表征異步電動(dòng)機(jī)的電特性，典型地使用所謂的T型等效電路，在T型等效電路中，定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈或者電的定子特性和轉(zhuǎn)子特性借助于兩個(gè)歐姆電阻RpR' 2、兩個(gè)線圈電感Li。、L' 2。以及主電感Lh來(lái)模擬。借助于直流試驗(yàn)、空轉(zhuǎn)試驗(yàn)和短路試驗(yàn)試圖確定T型等效電路圖的所涉及的構(gòu)件參量的大小，其中，尤其在雜散電感Li。、L' 2。方面通常僅可進(jìn)行估計(jì)。前面提及的試驗(yàn)是時(shí)域方法，在時(shí)域方法中電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，且所述試驗(yàn)要求電動(dòng)機(jī)在測(cè)試環(huán)境中驅(qū)動(dòng)。在短路試驗(yàn)時(shí)電動(dòng)機(jī)必須固定，其中，可能產(chǎn)生過(guò)載的危險(xiǎn)。在空轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，機(jī)器自由旋轉(zhuǎn)地運(yùn)行，其中，可能產(chǎn)生機(jī)械的過(guò)載。在直流試驗(yàn)時(shí)可確定歐姆定子電阻隊(duì)，且在短路試驗(yàn)時(shí)可確定歐姆轉(zhuǎn)子電阻R' 2 以及雜散電感Li。、L' 2。，其中，可產(chǎn)生機(jī)械的或電的過(guò)載的危險(xiǎn)?；诳辙D(zhuǎn)試驗(yàn)可估計(jì)主電感Lh。此外，前面所提及的短路試驗(yàn)、空轉(zhuǎn)試驗(yàn)和直流試驗(yàn)在許多情況中考慮機(jī)械傳感器例如位置傳感器、角度傳感器或轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量結(jié)果，以便能在各種不同的轉(zhuǎn)數(shù)中推導(dǎo)出運(yùn)行特性的相互關(guān)系。在圖4中示出了異步電動(dòng)機(jī)關(guān)于單相研究的T型等效電路圖，其中，在知道所提及的等效電路圖量的情形下可估計(jì)交流電動(dòng)機(jī)在靜止的運(yùn)行情況中也就是說(shuō)在恒定的轉(zhuǎn)速和負(fù)載時(shí)的電運(yùn)行特性。參量s標(biāo)明了滑差率，也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子相對(duì)回轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)的滯后。由此可確定電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行特性中的導(dǎo)納，該導(dǎo)納根據(jù)下面的方程式得出
G = Y =- 1
R2+s
Lh+L2a
-ν-‘
=Li y
廣^s L7 + R7 G = Y =G = Y =
D1 S +O1 S+ O0其中，
S2 (Lla L2 + Lh Ζ)+ ^L1 R2 + L2 R1)+ R1R2 αλ s+ a0
a0 = R' 2, B1 = L2, b0 = R1R' 2, bi = (L1R' ^L2R1), b2 = (Ll0L2+LhL' 2。)。上面所提及的作為傳遞函數(shù)G = Y = I1ZiU1的導(dǎo)納，在假設(shè)滑差率大小s為1也就是說(shuō)停止的情形下推導(dǎo)出。此外在公式中，S’不是表示滑差率，而是表示在拉普拉斯域中的復(fù)數(shù)頻率。在空轉(zhuǎn)試驗(yàn)、短路試驗(yàn)和直流試驗(yàn)中的參量確定基于該T型等效電路圖。關(guān)于在電動(dòng)機(jī)電壓和電動(dòng)機(jī)電流的后面示出的α/β或d/q的坐標(biāo)系中的復(fù)雜的研究，可考慮相同的等效電路圖參量，然而該思考方式不僅允許電動(dòng)機(jī)的靜止的表征，而且使得動(dòng)態(tài)特性的描述成為可能。在三相系統(tǒng)中，在Y型或Δ型接線中通過(guò)兩相的饋入，在缺乏中性點(diǎn)接地時(shí)根據(jù)定律Iu+Iv+Iw = 0相應(yīng)地得出第三相的電流。出于該原因，三相系統(tǒng)同樣可借助于兩個(gè)坐標(biāo)來(lái)描述，其中，為了描述總電流可考慮在復(fù)平面中的坐標(biāo)系，在復(fù)平面中實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)坐標(biāo)可根據(jù)

圖1稱為關(guān)于定子線圈的固位取向的α坐標(biāo)和β坐標(biāo)。α/β坐標(biāo)系例如描述了電流的方向或在交流電動(dòng)機(jī)的定子的靜止的參考系中的轉(zhuǎn)子磁通軸線。關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)體的磁性取向，可引入旋轉(zhuǎn)的第二坐標(biāo)系，所述第二坐標(biāo)系的軸線稱作轉(zhuǎn)子的d軸線和q軸線， 如其在圖2中示出的那樣。d軸線標(biāo)明了轉(zhuǎn)動(dòng)體磁通的方向，而q軸線標(biāo)明了對(duì)此呈直角的橫向磁通軸線。定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子的d軸線的方向上的取向在一定程度上引起轉(zhuǎn)子的止位， 而在轉(zhuǎn)子的q軸線的方向上的定子磁場(chǎng)取向引起到轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩。α/β定子坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)的d/q轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的變換可通過(guò)在定子的相位U的繞組軸線與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的縱軸線之間的轉(zhuǎn)角來(lái)產(chǎn)生。就此而言，總電動(dòng)機(jī)電流I或者該總電動(dòng)機(jī)電流的三個(gè)相電流IuUdPIw 可在定子固定的α/β坐標(biāo)系中或在與轉(zhuǎn)動(dòng)體一起旋轉(zhuǎn)的d/q坐標(biāo)系中研究。關(guān)于交流異步電動(dòng)機(jī)的線電流到α/β坐標(biāo)系中的換算適用下面的關(guān)系式
權(quán)利要求
1.用于無(wú)編碼器地識(shí)別交流異步電動(dòng)機(jī)(09)的電的等效電路圖參量(03、05、15)的方法，至少包括如下步驟 -占據(jù)轉(zhuǎn)子(11)的停止位置；-在所述異步電動(dòng)機(jī)(09)的α定子軸線方向和β定子軸線方向上同向饋入測(cè)試信號(hào)電壓 Ula、Uie ；-測(cè)量所述異步電動(dòng)機(jī)(09)的α軸線方向和β軸線方向的測(cè)量信號(hào)電流Ι1α、I10 ； -基于所述測(cè)試信號(hào)電壓Ula、U10和所述測(cè)量信號(hào)電流Ila、I10識(shí)別所述異步電動(dòng)機(jī) (09)的等效電路圖參量(03,05,15)；其中，到所述異步電動(dòng)機(jī)(09)中的測(cè)試信號(hào)饋入以如下方式進(jìn)行，即，使所述轉(zhuǎn)子 (11)保持無(wú)轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，探明至少一個(gè)、尤其是所有頻率響應(yīng)函數(shù)Gi = Iia /Ula ，G2 = Iiβ/Uia ，G3 = Iia/Uiβ，G4 = Ii0/U10，用于識(shí)別等效電路圖參量(03、05、15)，其中，所述頻率響應(yīng)函數(shù)的能預(yù)先確定的偏差引起所述方法的重復(fù)或故障信號(hào)發(fā)送。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，所述測(cè)試信號(hào)是偽噪聲二進(jìn)制信號(hào)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，所述等效電路圖參量(03、05、1幻的識(shí)別包括根據(jù)Welch方法進(jìn)行時(shí)間離散信號(hào)的傅里葉變換。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，所述等效電路圖參量(03、05、1幻的識(shí)別包括尤其根據(jù)Levenberg-Marqimrdt算法的傳遞函數(shù)-參量確定。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，將已識(shí)別的等效電路圖參量(03、05、巧)使用在逆變器控制參量的調(diào)整和/或優(yōu)化中， 和/或使用于電動(dòng)機(jī)監(jiān)控。
7.用于無(wú)編碼器地識(shí)別交流異步電動(dòng)機(jī)(09)的電的等效電路圖參量(03、05、15)的識(shí)別裝置(39)，所述識(shí)別裝置適用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述識(shí)別裝置包括逆變器接口單元(39)，所述逆變器接口單元為了控制的通訊且為了轉(zhuǎn)子停止位置確定而能與逆變器控制裝置(37)連接， 其特征在于，所述識(shí)別裝置(39)此外包括用于產(chǎn)生α/β測(cè)試信號(hào)的測(cè)試信號(hào)發(fā)生裝置(51)、用于將所述α / β測(cè)試信號(hào)變換成U/V/W控制測(cè)試信號(hào)的U/V/W變換單元03)、用于將測(cè)得的U/V/W測(cè)量信號(hào)電流變換成α/β測(cè)量信號(hào)電流的α/β變換單元Gl)和用于識(shí)別等效電路圖參量(03、05、15)的參量識(shí)別單元(67)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述參量識(shí)別單元(67)包括傅里葉變換器件0 和參量確定器件(47)，所述傅里葉變換器件尤其是用于將非連續(xù)的α/β信號(hào)值根據(jù)Welch方法進(jìn)行傅里葉變換的FFT/DFT 器件，所述參量確定器件尤其是Levenberg-Marquardt傳遞函數(shù)-參量確定器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，此外包括監(jiān)控和優(yōu)化單元(49)，所述監(jiān)控和優(yōu)化單元安置為基于已識(shí)別的等效電路圖參量(03、05、1幻來(lái)確定、優(yōu)化和/或監(jiān)控逆變器控制裝置(37)的控制參量。
10.用于控制交流異步電動(dòng)機(jī)(09)的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備(35)，其特征在于，包括根據(jù)前述權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的用于無(wú)編碼器地識(shí)別交流異步電動(dòng)機(jī) (09)的電的等效電路圖參量(03、05、15)的識(shí)別裝置(39)，其中，已識(shí)別的等效電路圖參量 (03,05,15)能用于確定、優(yōu)化和監(jiān)控所述電動(dòng)機(jī)(09)和/或電動(dòng)機(jī)控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備以如下方式安置，即，至少能在最初調(diào)試時(shí)，優(yōu)選能多次在運(yùn)行壽命期間，在轉(zhuǎn)子停止時(shí)進(jìn)行所述等效電路圖參量(03、05、巧)的自動(dòng)化的識(shí)別，其中，在已識(shí)別的等效電路圖參量(03、05、1幻與事先確定的、存儲(chǔ)的和/或模型相關(guān)的等效電路圖參量(03、05、 15)有能預(yù)調(diào)設(shè)的偏差時(shí)，能觸發(fā)故障信號(hào)發(fā)送。
12.根據(jù)前述方法權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的用于確定、優(yōu)化和監(jiān)控用于控制電氣驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器參量的應(yīng)用，尤其用于調(diào)整電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備(3 的調(diào)節(jié)參量的應(yīng)
全文摘要
識(shí)別交流異步電動(dòng)機(jī)電等效電路圖參量的設(shè)備和方法。該方法用于無(wú)編碼器地識(shí)別所述等效電路圖參量，其至少包括如下步驟-占據(jù)轉(zhuǎn)子的停止位置；-在異步電動(dòng)機(jī)的α軸線方向和β軸線方向上同向饋入測(cè)試信號(hào)U1α、U1β；-測(cè)量異步電動(dòng)機(jī)的α軸線方向和β軸線方向的測(cè)量信號(hào)電流I1α、I1β；-基于測(cè)試信號(hào)電壓U1α、U1β和測(cè)量信號(hào)電流I1α、I1β識(shí)別異步電動(dòng)機(jī)的等效電路圖參量；其中，到異步電動(dòng)機(jī)中的測(cè)試信號(hào)饋入如此實(shí)現(xiàn)，使得轉(zhuǎn)子保持無(wú)轉(zhuǎn)矩。所述設(shè)備涉及用于確定異步電動(dòng)機(jī)等效電路圖參量的識(shí)別裝置和包括該識(shí)別裝置的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其中，識(shí)別的等效電路圖參量可用于確定、優(yōu)化和監(jiān)控電動(dòng)機(jī)控制。最后，提出將該識(shí)別方法用于控制電氣驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H02P29/00GK102375118SQ20111025131
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·維爾沃克, 海科·扎托奇爾 申請(qǐng)人:包米勒公司