基于改进无功功率模型的异步电机转子时间常数在线辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制领域，具体涉及到基于改进无功功率模型的异步电机转子时 间常数在线辨识方法。
【背景技术】
[0002] 异步电机间接矢量控制因其简单可靠，响应速度快等优点在工业中应用广泛。在 间接磁场定向中，转子时间常数是一个关键参数，如果定向控制用转子时间常数和电机真 实值不一致，将会导致电机磁场定向不准，电机定子电流磁链分量和转矩分量出现耦合等 问题。在电机运行过程中，励磁和温度的变化都会使得转子时间常数不断变化，转子时间常 数中随着电机励磁改变而不断变化的转子电感可以通过离线标定后在线调整，而受温度影 响的转子电阻难以直接获取。
[0003] 针对这一问题，多个学者做了相关研究，如题为"基于参数在线校正的电动汽车异 步电机间接矢量控制"，张杰，柴建云，孙旭东，陆海峰，电工技术学报，2014年第29卷第7期 90-96页的文章：该文提出稳态转子磁链观测器观测转子磁链，利用转子磁链q轴分量理论 上应为0来辨识转子时间常数，但是该方案需要计算磁链且辨识结果依赖定子电阻。
[0004] 题为"Model reference adaptive controller-based rotor resistance and speed estimation techniques for vector controlled induction motor drive utilizing reactive power'，，Suman M，Chandan C，Yoichi H，《IEEE Transactions on Industrial electronics》，2008. 55(2) :594-601( "感应电机矢量控制中基于无功功率模 型参考自适应算法的转子电阻和转速辨识方法"，《IEEE学报-工业电子期刊》，2008年第55 卷第2期594-601页）和题为"一种基于无功功率的异步电机矢量控制转子磁场准确定向 方法"，陆海峰，瞿文龙，张磊，陈伟，中国电机工程学报，2005年第25卷第16期116-120页 的文章，分别提出电机总无功功率模型和励磁支路无功功率模型来校正磁场定向，但两种 方法均只考虑电机运行于电机正转电动状态，未考虑电机四象限运行场合，同时对于电机 高、低速的转子时间常数收敛动态过程并未充分关注。
[0005] 综上所述，现有的技术主要存在如下的不足：
[0006] 1、利用转子磁链q轴分量理论值为0来辨识转子时间常数的方法需要计算转子磁 链，且辨识结果受电机定子电阻影响；
[0007] 2、基于传统无功功率模型的转子时间常数辨识方法，未考虑电机四象限运行场 合，且电机高、低速的转子时间常数收敛动态过程相差较大。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是针对现有基于无功功率模型的转子时间常数辨识方法存在的问 题，提供一种基于改进无功功率模型的异步电机转子时间常数在线辨识方法。
[0009] 本发明主要是通过以下技术方案实现：
[0010] -种基于改进无功功率模型的异步电机转子时间常数在线辨识方法，包括基本的 异步电机间接矢量控制，其步骤如下：
[0011] 步骤1 :采集电机定子电流d轴分量isd、q轴分量isq和电机定子电压d轴分量usd、 q轴分量Usq，经过实际无功计算单元得到电机实际无功功率Q ;
[0012] 步骤2 :根据步骤1中得到的电机定子电流d轴分量isd，经过定子电感计算单元得 到电机定子电感Ls;
[0013] 步骤3 :采样电机转速经过励磁控制器得到电机定子电流d轴分量参考值 I sdref，
[0014] 步骤4 :采集电机定子频率&，电机定子电流q轴分量参考值i胃，电机漏磁系数 〇，并根据步骤2中得到的电机定子电感Ls，步骤3中得到的电机定子电流d轴分量参考值 isdraf，经过理论无功计算单元得到电机理论无功功率Qraf;
[0015] 步骤5 :根据步骤1中得到的电机实际无功功率Q和步骤4中得到的电机理论无 功功率Qraf，经过偏差计算单兀得到电机无功功率偏差Δ Q ;
[0016] 步骤6 :根据步骤4得到的电机定子频率ω y经过限幅单元得到前馈值ω
[0017] 步骤7 :根据步骤5中得到的电机无功功率偏差AQ和步骤6中得到的前馈值ωβ， 经过比例积分控制器得到转子时间常数?；的修正量Δ ?\;
[0018] 步骤8 :采集转子时间常数的初始值Τ"ηι，并根据步骤7中得到的转子时间常数?； 的修正量Δ ?；，经过算术运算单元得到转子时间常数?；。
[0019] 优选的，步骤1中所述的电机定子电压d轴分量usd、q轴分量Usq为电机间接矢量 控制电流环比例积分控制器输出值。
[0020] 优选的，步骤1中所述的实际无功计算单元的表达式为：
[0021] Q = UsqIsd-UsdIsqO
[0022] 优选的，步骤2中所述的定子电感计算单元是根据电机定子电流d轴分量isd和离 线辨识得到的电机定子电感曲线Ls= f (i sd)计算得到对应的电机定子电感Ls。
[0023] 优选的，步骤3中所述的励磁控制器根据电机转速设置电机定子电流d轴分量 参考值isdTOf，即当电机转速n/j、于基速nj寸保持电机定子电流d轴分量参考值i sdraf不变， 其取值为电机额定励磁电流isdn;当电机转速n 大于电机基速n m时采取弱磁控制。
[0024] 优选的，步骤4中所述的理论无功计算单元的表达式为：
[0026] 其中〇为电机漏磁系数，通过电机离线辨识获得。
[0027] 优选的，步骤5中所述的偏差计算单元的表达式为：
[0028] AQ = Qref-Q0
[0029] 优选的，步骤6中所述的限幅单元的表达式为：
[0031] 其中ω。为截止频率，截止频率ω。的取值范围为电机额定频率的5% -15%。
[0032] 优选的，步骤7中所述的转子时间常数?；的修正量Δ !\的计算表达式为：
[0034] 其中kp、kj别为比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子。
[0035] 优选的，步骤8中所述的算术运算单元表达式为：
[0036] Tr= ΔΤΓ+ΤΓ?ηι,
[0037] 其中Τ"ηι为转子时间常数的初始值，通过电机离线辨识获得。
[0038] 本发明相对于现有技术的有益效果是：
[0039] 采用本发明后，在保持传统无功功率模型优点的基础上，该方案具有了如下优 占.
[0040] 1、定子频率的引入使得该方案可直接应用于电机四象限运行场合；
[0041] 2、定子频率的引入同时相当于对无功偏差进行标么化处理，这使得无功功率模型 中比例积分控制器参数易于整定，同时在电机高、低速可以获得相近的转子时间常数收敛 动态过程。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明执行的流程图；
[0043] 图2为励磁控制器；
[0044] 图3为本发明提供的基于改进无功功率的异步电机转子时间常数在线辨识方法 的控制框图。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述：
[0046] 参见图1，本发明的实施过程如下：
[0047] 步骤1 :采集电机定子电流d轴分量isd、q轴分量isq和电机定子电压d轴分量usd、 q轴分量usq，经过实际无功计算单元得到电机实际无功Q，其中：
[0048] 电机定子电流d轴分量isd、q轴分量isq是电机间接矢量控制系统建立电流闭环 控制所需的电机反馈电流，通过采样电机定子三相电流经过同步坐标变换得到；
[0049] 电机定子电压d轴分量usd、q轴分量Usq为电机间接矢量控制电流环比例积分控 制器输出值；
[0050] 实际无功计算单元的表达式为：
[0051] Q = usqisd-usdisq〇
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