一種電機電阻自整定方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種電機相電阻自整定方法，當電機啟動時或低于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)時，運行以下步驟：通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W三相電中讀取電機的采樣電流Iu、Iv、Iw；對采樣電流Iu、Iv、Iw進行CLARK變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標下的采樣電流ID、IQ；計算采樣電流ID和IQ之間的角度Ang；判斷Ang∈(80°,110°)，若是，對當前載波頻率f0下變頻器輸出的電壓uo_1進行一階濾波，得到濾波電壓uD_o_1；將當前載波頻率f0按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率f1，并更新硬件寄存器中的載波頻率值；對載波頻率f1下變頻器輸出的電壓uo_2進行一階濾波，得到濾波電壓uD_o_2；計算電機相電阻Rs的阻值，以進行電機矢量控制。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，能降低電機相電阻Rs阻值變化對電機性能的影響，保證電機啟動時或低速帶負載運行時也能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
【專利說明】
-種電機電阻自整定方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電機矢量控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種電機電阻自整定方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電機帶著大負載穩(wěn)定啟動，低速帶動大負載穩(wěn)定運行(在某些工況下電機的負載 會超過電機額定轉(zhuǎn)矩的2倍W上），是電機矢量控制或其他控制如DTC控制的難點，也是衡量 變頻器性能的一個重要指標。
[0003] 目前大多數(shù)變頻控制器都不能夠?qū)崿F(xiàn)無傳感器低速大負載工況下的穩(wěn)定運行，為 了解決運個問題，現(xiàn)有技術(shù)不得不從機械傳動上做改進，例如在起重機和皮帶運輸機系統(tǒng) 設(shè)計上做很多冗余設(shè)計，如將減速機的減速比增大來降低起重機起重時大負載啟動的震 動，提高電機的最低運行速度等。但運增加了機械系統(tǒng)的復(fù)雜度和設(shè)備的制造成本，而且電 機帶大負載啟動造成的沖擊會減少設(shè)備使用壽命，增加設(shè)備維護成本。
[0004] 從矢量控制的角度來看，只要電機轉(zhuǎn)子磁通矢量觀測準確，那么無論高速低速，電 機的輸出轉(zhuǎn)矩都能準確控制，電機也能跟隨負載變化穩(wěn)定運行，但是在矢量控制的實現(xiàn)上， 由于電機參數(shù)的不準確度，變頻控制器輸出電壓的不準確度，電機本身槽齒效應(yīng)，變頻器電 流采樣精度等各種因素，造成電機的磁通很難高精度計算出，尤其是在電機低速帶動負載 運行的情況下。
[0005] 從電機的等效電路(參見附圖2)和數(shù)學模型可W看出
[0006]
[0007]
[000引其中，Us為電機的輸出電壓，COs為電機定子的角速度，Ls。為電機定子線圈的漏電 感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵磁電感量，J為通過電機定子線圈的電流，i S Z 為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流，k。為電機轉(zhuǎn)子線圈的漏電感量，Rr為負載等效電阻。
[0009] 電機低速帶動負載運行時，影響電機輸出電壓的主要因素就是電機的相電阻Rs， 而電機的相電阻Rs又會隨著電機的使用環(huán)境、當前工況發(fā)生變化。如環(huán)境變化30°C，電機的 相電阻阻值會變化10%左右，另外，電機的功率越大，電機的相電阻阻值越小，如一個300KW 的電機，電機的相電阻的阻值范圍為30~IOOmQ，所W電機本身的相電阻阻值很難測得準 確，而且在大電流運行時，由于銅損很高，電機繞組溫度變化范圍也很大，電阻阻值因此也 變化較大，運就是電機低速帶動負載運行不穩(wěn)定的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 有鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電機相電阻阻值的變化對電機啟動時或低速帶負 載運行時的影響，本發(fā)明提供一種電機相電阻自整定方法及系統(tǒng)。
[0011] 為實現(xiàn)W上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0012] -種電機相電阻自整定方法，當電機啟動時或低于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)時，運行W下步 驟：
[0013] 步驟S1、通過變頻器控制電路分別從電機的u、v、w=相電中讀取電機的采樣電流 Iu、IV、Iw;
[0014] 步驟S2、對采樣電流Iu、Iv、Iw進行CLA服變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標下的采樣電流 Id、Iq,其中，Id為D軸采樣電流，I功Q軸采樣電流；
[001引步驟53、根據(jù)公式4雌=曰1^1曰11(10，19)，計算采樣電流10和19之間的角度4]1邑；
[0016] 步驟S4、判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo下 變頻器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟Sl ;
[0017] 步驟S5、將當前載波頻率時按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率fi，并更新相應(yīng)硬件寄存器 中的載波頻率值；
[0018] 步驟S6、對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電壓
[0020] 步驟S8、將Rs代入電機數(shù)學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電機數(shù)學模型 郵_〇_2 ;
[0019] 步驟S7、根據(jù)公式 I，計算電機相電阻Rs的阻值； 為：
，Us為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的角速 度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵磁電感量，is為 通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流。
[0021 ]進一步地，步驟S7中的公式(1)由W下步驟推導(dǎo)得出：
[002^ 步驟S71、根據(jù)公式郵_1 = IdjRs+ A 郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ A 郵_2 (3)
[0023] 可W得到：
[00241
[0025] 其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f 0下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓；
[0026] 步驟S72、根據(jù)電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時PWM死區(qū)帶來的電壓誤差與載波 頻率成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢 的量，可視為常數(shù)，可W得到：
[00的]郵_〇_1 - Rs X ID+ A 郵_。碰1 巧）、郵_〇_2 - Rs X ID+ A 郵_。碰2 ( 6 )和 A 郵_。碰2 - 1.5 X A UD pwml (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_〇_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0028] 步驟S73、將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[0029] ud_〇_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_〇_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0030] 步驟S74、公式(9)-公式(8)，得到：2(郵_〇_2-郵_。_1) = A 郵_p^i (10)
[0031] 步驟S75、將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。
[0032] 進一步地，所述一階濾波具體為根據(jù)公式UD_〇_x= (l-a)*u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾 波,得到濾波電壓UD_o_x ,其中，U〇_xs為U〇_x的乂樣值，X = 1或2,0《曰《1。
[0033] 優(yōu)選地，日=0.98。
[0034] 優(yōu)選地，所述一階濾波的時間常數(shù)為100ms。
[0035] -種電機相電阻自整定系統(tǒng)，應(yīng)用于電機啟動時或低于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)時，包括：
[0036] 讀取單元，用于通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W=相電中讀取電機的采 樣電流Iu、Iv、Iw;
[0037] 坐標變換單元，用于對采樣電流Iu、Iv、Iw進行化A服變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標下 的采樣電流Id、Iq,其中，Id為D軸采樣電流，Iq為Q軸采樣電流；
[0038] 角度計算單元，用于根據(jù)公式4叫=曰1^1曰11(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間的角 度 Ang;
[0039] 判斷單元，用于判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載波頻 率fo下變頻器輸出的電壓11。_1進行一階濾波，得到濾波電壓加_。_1，否則，返回步驟SI;
[0040] 載波變換單元，用于將當前載波頻率時按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率fi，并更新相應(yīng) 硬件寄存器中的載波頻率值；
[0041] 濾波單元，用于對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電 壓郵_〇_2 ;
[0042] 阻值計算單元，用于根據(jù)公式
，計算電機相電 阻Rs的阻值；
[0043] 矢量控制單元，用于將Rs代入電機數(shù)學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電 機數(shù)學模型為：
>，Us為電機的輸出電壓，Os為電機 定子的角速度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵磁 電感量，為通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流。
[0044] 優(yōu)選地，所述阻值計算單元具體用于：
[0045] 根據(jù)公式郵_1 = IdjRs+ A郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ A郵_2 (3)可W得到：
[00461
，
[0047]其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f O下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f I下變頻器輸出的電壓；
[0048] 根據(jù)電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時PWM死區(qū)帶來的電壓誤差與載波頻率成正 比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢的量，可視 為常數(shù)，可W得到：
[0049] UD o i - RsXId+ A 郵_。碰1 巧）、郵_。_2 - RsXId+ A 郵_。碰2(6)和 A 郵_。碰2 - 1.5X A UD pwmi (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_〇_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0050] 將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[0051 ] ud_〇_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_〇_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0052] 根據(jù)公式(9)-公式(8)，得到：2(郵_。_2-郵_。_1) = A UD_p"ii( 10)
[0053] 將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(I)。
[0054] 本發(fā)明采用W上技術(shù)方案，至少具備W下有益效果：
[0055] 本發(fā)明提供的運種電機相電阻自整定方法及系統(tǒng)，通過在電機采樣電流角度Ang G (80° ,110°)時，進行載波頻率變換，W得到不同載波頻率下的輸出電壓，并對不同頻率下 的輸出電壓進行濾波，根據(jù)濾波后的電壓值進行相電阻Rs的阻值計算，并根據(jù)Rs的阻值對電 機進行矢量控制，從而實現(xiàn)根據(jù)Rs的阻值變化自適應(yīng)地對電機進行矢量控制，相比現(xiàn)有技 術(shù)，能降低電機相電阻Rs阻值變化對電機性能的影響，保證電機啟動時或低速帶負載運行 時也能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0056] 圖1為本發(fā)明【背景技術(shù)】提供的異步電機的T形等效電路的原理圖；
[0057] 圖2為本發(fā)明一實施例提供的一種電機相電阻自整定方法的流程示意圖。
[005引圖3為本發(fā)明另一實施例提供的一種電機相電阻自整定系統(tǒng)的示意框圖。
【具體實施方式】
[0059] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0060] 參見圖2，本發(fā)明一實施例提供的一種電機相電阻自整定方法，當電機啟動時或低 于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)時，運行W下步驟：
[0061] 步驟S1、通過變頻器控制電路分別從電機的u、v、w=相電中讀取電機的采樣電流 Iu、IV、Iw;
[00創(chuàng)步驟S2、對采樣電流Iu、Iv、Iw進行CLA服變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標下的采樣電流 Id、Iq,其中，Id為D軸采樣電流，I功Q軸采樣電流；
[0063] 步驟53、根據(jù)公式4]1邑=日1^1日]1(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間的角度4]1邑；
[0064] 步驟S4、判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo下 變頻器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟Sl ;
[0065] 步驟S5、將當前載波頻率時按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率fi，并更新相應(yīng)硬件寄存器 中的載波頻率值；
[0066] 步驟S6、對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電壓 郵_〇_2 ;
[0067] 步驟S7、根據(jù)公支
（1)，計算電機相電阻Rs的阻值；
[0068] 步驟S8、將Rs代入電機數(shù)學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電機數(shù)學模型 為
Us為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的角速 度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵磁電感量，is為 通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流。
[0069] 需要說明的是，所述預(yù)設(shè)速度根據(jù)歷史經(jīng)驗值進行設(shè)置。
[0070] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的運種電機相電阻自整定方法，通過在電機采 樣電流角度AngG (80° ,110°)時，進行載波頻率變換，W得到不同載波頻率下的輸出電壓， 并對不同頻率下的輸出電壓進行濾波，根據(jù)濾波后的電壓值進行相電阻Rs的阻值計算，并 根據(jù)Rs的阻值對電機進行矢量控制，從而實現(xiàn)根據(jù)Rs的阻值變化自適應(yīng)地對電機進行矢量 控制，相比現(xiàn)有技術(shù)，能降低電機相電阻Rs阻值變化對電機性能的影響，保證電機啟動時或 低速帶負載運行時也能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
[0071] 進一步地，步驟S7中的公式(1)由W下附圖中未示出的步驟推導(dǎo)得出：
[007^ 步驟S71、根據(jù)公式郵_i = Id_:lRs+ A 郵_1(2)和公式ud_2 = Id_2Rs+ A 郵_2(3)可 W得到：
[0073]
.，：
[0074] 其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f 0下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓；
[0075] 步驟S72、根據(jù)電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時PWM死區(qū)帶來的電壓誤差與載波 頻率成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢 的量，可視為常數(shù)，可W得到：
[0076] UD o i - Rs X ID+ A 郵_。碰1 巧）、郵_〇_2 - Rs X ID+ A 郵_。碰2 (6)和 A 郵_。碰2 - 1.5 X A 郵_口碰1 (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_〇_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0077] 步驟S73、將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[007引 ud_0_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_0_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0079] 步驟S74、公式(9)-公式(8)，得到:2 (郵_。_2-郵_。_1) = A 郵_p^i (10)
[0080] 步驟S75、將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。
[0081 ] 進一步地，所述一階濾波具體為根據(jù)公式UD_〇_x= (l-a)*u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾 波,得到濾波電壓UD_o_x ,其中，U〇_xs為U〇_x的乂樣值，X = 1或2,0《曰《1。
[0082] 優(yōu)選地，a = 0.98"a = 0.98為根據(jù)歷史經(jīng)驗值進行設(shè)置，在該參數(shù)值下，一階濾波 效果最好。
[0083] 優(yōu)選地，所述一階濾波的時間常數(shù)為100ms。
[0084] 需要說明的是，上述步驟S72中的預(yù)設(shè)電流值和預(yù)設(shè)時間根據(jù)歷史經(jīng)驗值進行設(shè) 置。
[0085] 上述步驟S72中電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時Pmi死區(qū)帶來的電壓誤差與載 波頻率成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩 慢的量，可視為常數(shù)，是根據(jù)如下的假設(shè)及驗證過程推導(dǎo)出來的：
[0086] Aud_i和Aud_2是由于PWM死區(qū)、載波、電阻變化等因素造成的電壓誤差，從公式(4) 可W看出，由于A UD_1和A UD_2的存在，相電阻Rs的阻值很難準確求出來，而且電機低速運行 時A UD_1和A UD_2的值很高，比如在載波頻率為2K時，PWM死區(qū)時間為6us時，PWM死區(qū)對電機 輸出電壓的影響可W達到30V左右。
[0087] 為了驗證PWM死區(qū)、電阻變化因素造成的電壓誤差在變頻器中的影響，進行如下假 設(shè)1和假設(shè)2并提出解決方案：
[0088] 假設(shè)1:電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時，Pmi死區(qū)帶來的電壓誤差與載波頻率 成正比如2K載波下，例如：載波頻率為2K時，A UD_pwml = 30V ;載波頻率為4K時，A UD_pwm2 = 60V。
[0089] 假設(shè)2:在電流變化緩慢的情況下，影響電壓變化的是溫度造成的電阻阻值的漂 移，相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響Aud_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢的量，可視為 常數(shù)。
[0090] 針對假設(shè)1和假設(shè)2,給出W下驗證過程和解決方案：
[0091] 1、因為電機運行在低速狀態(tài)，所W可W對變頻器的輸出電壓11。_1和11。_2進行濾波， 將變頻器的采樣干擾和線路干擾消除；
[0092] 2、由于I=Asin(0)，在電機電流I的角度6 = !時開始進行PWM變載波，變換后的 載波頻率fi為當前載波頻率時的1.5倍，因為運個時刻電流值大于預(yù)設(shè)電流值，上面的假設(shè)1 的條件是成立的；故上述步驟S4中，將Ang的角度范圍縮小在90度兩側(cè)AngG (80° ,110°)進 行判斷。
[0093] 3、因為電機是低速運行，所W變載波后進行一階濾波的時間常數(shù)定在100ms，在運 個時間常數(shù)下，因為電機是低速甚至是零速運行，而且電流選定的工作點是9 = I，因此電 流在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是基本不變的，上面的假設(shè)2的條件也是成立的。
[0094] 參見圖3,本發(fā)明還提出了一種電機相電阻自整定系統(tǒng)100,應(yīng)用于電機啟動時或 低于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)時，包括：
[00M]讀取單元101，用于通過變頻器控制電路分別從電機的u、v、w立相電中讀取電機的 采樣電流Iu、Iv、Iw;
[0096] 坐標變換單元102，用于對采樣電流lu、Iv、Iw進行CLAm(變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標 下的采樣電流Id、Iq，其中，Id為D軸采樣電流，I功Q軸采樣電流；
[0097] 角度計算單元103，用于根據(jù)公式4叫=曰1^1曰11(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間 的角度Ang;
[0098] 判斷單元104,用于判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載 波頻率時下變頻器輸出的電壓山_1進行一階濾波，得到濾波電壓加_。_1，否則，返回步驟Sl;
[0099] 載波變換單元105,用于將當前載波頻率時按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率fi，并更新 相應(yīng)硬件寄存器中的載波頻率值；
[0100] 濾波單元106,用于對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾 波電壓UD_d_2;
[0101] 阻值計算單元1〇7，用于根據(jù)公^5 ，計算電機相 電阻Rs的阻值；
[0102] 矢量控制單元108,用于將Rs代入電機數(shù)學模型，W進行電機矢量控制;其中，所述 電機數(shù)學模型為
，Us為電機的輸出電壓，Ws為電 機定子的角速度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵 磁電感量，^為通過電機定子線圈的電流，^^為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流。 復(fù) T
[0103] 優(yōu)選地，所述阻值計算單元107具體用于：
[0104] 根據(jù)公式郵_1 = IdjRs+ A郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ A郵_2 (3)可W得到：
[0105]
4)，
[0106] 其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f 0下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓；
[0107] 根據(jù)電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時PWM死區(qū)帶來的電壓誤差與載波頻率成正 比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢的量，可視 為常數(shù)，可W得到：
[010引 郵_。_1 - Rs X Id+ A 郵_。碰1 巧）、郵_。_2 - Rs X Id+ A 郵_。碰2(6)和 A 郵_。碰2 - 1.5 X A UD pwmi (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_0_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0109] 將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[0110] ud_〇_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_〇_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0111] 根據(jù)公式(9)-公式(8)，得到:2(郵_。_2-郵_。_1) = A郵_。碰1( 10)
[0112] 將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。
[0113] 本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種 形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技 術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解 為指示或暗示相對重要性。術(shù)語"多個"指兩個或兩個W上，除非另有明確的限定。
【主權(quán)項】
1. 一種電機相電阻自整定方法，其特征在于，當電機啟動時或低于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn)時，運 行W下步驟： 步驟S1、通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W^相電中讀取電機的采樣電流Iu、Iv、 Iw； 步驟S2、對采樣電流lu、Iw進行CLA服變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標下的采樣電流Id、Iq， 其中，Id為D軸采樣電流，I訪Q軸采樣電流； 步驟S3、根據(jù)公式Ang = a;rctan( Id，Iq)，計算采樣電流Id和Iq之間的角度Ang; 步驟S4、判斷所述角度Ang是否滿足Ange (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo下變頻 器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟S1; 步驟S5、將當前載波頻率時按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率fi，并更新相應(yīng)硬件寄存器中的 載波頻率值； 步驟S6、對載波頻率fl下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_2; 步驟S7、根據(jù)公，計算電機相電阻Rs的阻值； 步驟S8、將Rs代入電機數(shù)學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電機數(shù)學模型為：扣為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的角速度， Ls。為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵磁電感量，fs.為通 過電機定子線圈的電流，?為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流。 ' r2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，步驟S7中的公式（1)由 W下步驟推導(dǎo)得出： 步驟S71、根據(jù)公式郵_1 = Id_iRs+ Δ郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ Δ郵_2(3) 可W得到：其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸上的 水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交軸上 的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_功電機D軸電壓在正交軸上 的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;U〇_l = UD_l-Δ郵_1，為載波頻率fo 下變頻器輸出的電壓;Ud_2 = UD_2- Δ UD_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓； 步驟S72、根據(jù)電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時PWM死區(qū)帶來的電壓誤差與載波頻率 成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響Δ UD_RS在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢的量， 可視為常數(shù)，可W得到： UD o l -民S X ID+ A UD_pwml ( 5 )、UD_o_2 -民s X ID+ A UD_pwm2 ( 6 )孝口 A UD_pwm2 - 1.5 X Δ UD pwml ( 7 ) ? 其中，Id=Id_2-Id_1，UD_o_1 = UD_2-UD_1，A UD_pmix= A UD_2_ Δ UD_1 ,X = 1或2，當X = 1時，Δ 郵_口碰1 為載波頻率fo下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，UD_〇_i為載波頻率fo下電機的輸出電壓；當x = 2 時，Aud_pw?2為載波頻率fl下P麗死區(qū)帶來的電壓誤差，郵_。_2為載波頻率fl下電機的輸出電 壓； 步驟S73、將公式(7)帶入公式巧)和公式(6)兩式得到： 郵_〇_1 _ Rs X Id+ A udj麗1 (8)芽口郵_。_2 _ Rs X Id+1.5 Δ 郵_。麗1 (9)； 步驟S74、公式(9)-公式（8)，得到：2(郵_。_2-郵_。_1) = A UD_p麗 1 (10) 步驟S75、將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，所述一階濾波具體為根 據(jù)公式郵_〇_χ = (1 -a) *u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾波，得到濾波電壓UD_〇_x，其中，u〇_xs為u〇_x的采 樣值，χ = 1或2,0《a《l。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，a = 0.98。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，所述一階濾波的時間常 數(shù)為100ms。6. -種電機相電阻自整定系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于電機啟動時或低于預(yù)設(shè)速度運轉(zhuǎn) 時，包括： 讀取單元，用于通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W^相電中讀取電機的采樣電 流lu、Iv、Iw; 坐標變換單元，用于對采樣電流lu、Iw進行CLA服變換，得到靜態(tài)兩相DQ坐標下的采 樣電流Id、Iq，其中，Id為D軸采樣電流，Iq為Q軸采樣電流； 角度計算單元，用于根據(jù)公式4叫=日1^1日11(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間的角度 Ang； 判斷單元，用于判斷所述角度Ang是否滿足Ange (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo 下變頻器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟S1; 載波變換單元，用于將當前載波頻率時按預(yù)設(shè)幅度變化為載波頻率fi，并更新相應(yīng)硬件 寄存器中的載波頻率值； 濾波單元，用于對載波頻率fl下變頻器輸出的電壓Ud_2進行一階濾波，得到濾波電壓 郵_〇_2 ; 阻值計算單元，用于根據(jù)公??計算電機相電阻Rs 的阻值； 矢量控制單元，用于將Rs代入電機數(shù)學模型，W進行電機矢量控制;其中，所述電機數(shù)學 模型為Us為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的 角速度，Ls。為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應(yīng)主磁通的勵磁電感量， f為通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉(zhuǎn)子線圈的電流。 5 r7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機相電阻自整定系統(tǒng)，其特征在于，所述阻值計算單元具體 用于： 根據(jù)公式 UD_1 = Id_iRs+ A UD_1(2)和公式 UD_2 二 Id_2Rs+ A 11〇_2(3)可1^ 得到：其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸上的 水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交軸上 的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_功電機D軸電壓在正交軸上 的垂直誤差，Δ郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;U〇_l = UDJ-Δ郵_1，為載波頻率fo 下變頻器輸出的電壓;Ud_2 = UD_2- Δ UD_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓； 根據(jù)電機采樣電流Id大于預(yù)設(shè)電流值時PWM死區(qū)帶來的電壓誤差與載波頻率成正比，及 相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響Aud_Rs在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是變化緩慢的量，可視為常 數(shù)，可W得到： 郵_〇_1 _ Rs X ID+ A 郵_口碰1 (5)、郵_〇_2 _ Rs X ID+ A 郵_口碰2 (6)芽P Δ 郵_口麗2 _ 1.5 X Δ 郵_口碰1 (7), 其中，ID = I D_2 -1 D_1，郵_〇_1 =郵_廣郵_1，A UD-Pwmx = A 郵_2 - Δ 郵_1 , X = 1 或 2，當 X = 1 時，Δ 郵_口碰1 為載波頻率fo下PWM死區(qū)帶來的電壓誤差，UD_〇_i為載波頻率fo下電機的輸出電壓；當x = 2 時，Aud_pw?2為載波頻率fl下P麗死區(qū)帶來的電壓誤差，郵_。_2為載波頻率fl下電機的輸出電 壓； 將公式(7)帶入公式巧)和公式(6)兩式得到： 郵_〇_1 _ Rs X Id+ A udj麗1 (8)芽Pud_〇_2 _ Rs X Id+1.5 Δ 郵_。麗1 (9); 根據(jù)公式(9)-公式（8)，得到：2(郵_。_2-郵_。_1) = Δ UD_p麗1( 10) 將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機相電阻自整定系統(tǒng)，其特征在于，所述一階濾波具體為根 據(jù)公式郵_〇_χ = (1 -a) *u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾波，得到濾波電壓UD_〇_x，其中，u〇_xs為u〇_x的采 樣值，χ = 1或2,0《a《l。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機相電阻自整定系統(tǒng)，其特征在于，a = 0.98。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機相電阻自整定系統(tǒng)，其特征在于，所述一階濾波的時間 常數(shù)為100ms。
【文檔編號】H02P21/14GK105978430SQ201610443026
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】武志勇, 于濤
【申請人】盤錦市興隆成套電器制造有限公司