專利名稱：一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法及電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法及電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子上無繞組，制造方便，價(jià)格便宜，維修簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用場(chǎng)合非常廣泛。隨著電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，高性能感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。一般地，高性能感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)常采用變頻器的矢量控制算法或者無速度傳感器算法，而這些電機(jī)控制算法的性能依賴于其中所使用到的電機(jī)參數(shù)的準(zhǔn)確程度，如果電機(jī)參數(shù)不準(zhǔn)確，將直接導(dǎo)致控制性能指標(biāo)下降甚至導(dǎo)致變頻器故障。因此， 如何準(zhǔn)確的獲取感應(yīng)電機(jī)參數(shù)成為高性能電機(jī)控制算法的關(guān)鍵。電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法主要有在線檢測(cè)和離線檢測(cè)兩種方法。在線檢測(cè)方法由于過程復(fù)雜，程序計(jì)算量大，從而要求處理器具有較高的處理速度，對(duì)系統(tǒng)硬件要求嚴(yán)格，難以在工程上得到實(shí)用。常規(guī)的感應(yīng)電機(jī)離線參數(shù)測(cè)量方法需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行空載實(shí)驗(yàn)和堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。但是， 在電機(jī)帶有機(jī)械負(fù)載的特殊情況下，則無法進(jìn)行空載實(shí)驗(yàn)。這時(shí)需要將電機(jī)與負(fù)載完全脫離，而這常常是麻煩的，并且如果待控制的電機(jī)是負(fù)載的機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成部分，則有時(shí)甚至是不可能的。對(duì)于前面提到的問題，基于變頻器、轉(zhuǎn)子靜止的感應(yīng)電機(jī)離線檢測(cè)方法從上世紀(jì)九十年代前期就開始研究了。感應(yīng)電機(jī)參數(shù)包括定轉(zhuǎn)子電阻、定轉(zhuǎn)子漏感和勵(lì)磁電感(又稱定轉(zhuǎn)子互感)。圖1給出了轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的感應(yīng)電機(jī)等效電路圖，其中巧為定子電阻，r2 為轉(zhuǎn)子電阻，Lm為勵(lì)磁電感，ω為電流角頻率，L11為定子漏感，L12為轉(zhuǎn)子漏感。向感應(yīng)電機(jī)通入不同頻率的設(shè)定電流I1，檢測(cè)電機(jī)定子電壓仏，經(jīng)過一定的算法即可計(jì)算出電機(jī)參數(shù)。采用變頻器對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，出于減少成本的考慮，一般不使用電壓傳感器，而是采用檢測(cè)直流母線電壓結(jié)合變頻器器輸出開關(guān)組合來重構(gòu)輸出電壓，即定子電壓。 由于變頻器輸出開關(guān)器件的死區(qū)時(shí)間的影響，定子電壓檢測(cè)存在比較大的誤差，尤其是在輸入電壓較低時(shí)，誤差影響更大。為了減小定子電壓誤差的影響，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子靜止電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法中，常通過一些電壓補(bǔ)償措施來提高參數(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確度。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于開關(guān)器件的非線性，很難精準(zhǔn)地補(bǔ)償電壓誤差。另一種減小電壓誤差影響的方法是加大電壓， 但加大電壓需同時(shí)提高電流頻率，這樣在檢測(cè)轉(zhuǎn)子阻抗時(shí)，會(huì)由于集膚效應(yīng)產(chǎn)生誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法和電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，使電機(jī)的其中一相繞組開路；檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，根據(jù)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感的計(jì)算公式檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感。一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，包括定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感檢測(cè)單元，所述定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感檢測(cè)單元在電機(jī)的其中一相繞組斷開時(shí)在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，計(jì)算定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感。本發(fā)明相對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果在于本發(fā)明提供了一種感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止情況下的電機(jī)參數(shù)離線檢測(cè)方法和電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，只需依次在電機(jī)的兩相之間施加不同頻率的電流或電壓，并通過減小電壓誤差和集膚效應(yīng)的影響來達(dá)到電機(jī)參數(shù)檢測(cè)的高精確度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的等效電路圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)參數(shù)離線檢測(cè)的控制框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電流階躍響應(yīng)波形示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的高頻下感應(yīng)電機(jī)等效電路示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例感應(yīng)電機(jī)等效阻抗圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明涉及一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，包括檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，根據(jù)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感的計(jì)算公式檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感。在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，檢測(cè)定轉(zhuǎn)子漏感，施加電壓頻率Q1比電機(jī)額定頻率ωΝ高很多的額定電壓，所述施加頻率至少大于四倍額定頻率，此時(shí)勵(lì)磁電感Lm的電流會(huì)很小，同時(shí)，定子電阻巧和轉(zhuǎn)子電阻r2上的壓降也比較小，圖 1所示的感應(yīng)電機(jī)等效電路可簡(jiǎn)化為圖4所示。由于定轉(zhuǎn)子漏感比勵(lì)磁電感小很多，所以近似認(rèn)為定子漏感L11和轉(zhuǎn)子漏感L12是相同的，即L11 = L12 = L10此時(shí)電壓和電流的幅值比近似于2ωΙ^。在圖2所示的控制框圖中，α軸電流給定值iaMf設(shè)為ia = iNsin ω lt，其中iN為電機(jī)額定電流。檢測(cè)直流母線電壓Ud。，利用電壓重構(gòu)方法得到定子電壓Ua，于是，定轉(zhuǎn)子漏感的計(jì)算表達(dá)式為
γ π r UaL1 =——
2ωιι 電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法還包括檢測(cè)電機(jī)定子電阻步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加脈沖直流電壓，檢測(cè)電機(jī)定子電阻；檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加階躍直流電壓，測(cè)量不同時(shí)刻以及該時(shí)刻的電流值并得出電流-時(shí)間線性方程，將零時(shí)刻的電流值以及所述電機(jī)定子電阻代入電流-時(shí)間線性方程得出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的近似值。所述檢測(cè)電機(jī)定子電阻步驟還包括采用公式A = Udc ' /2 計(jì)算電機(jī)定子電阻， 其中，Ude為直流母線電壓，i為電機(jī)相電流，時(shí)鐘周期為Ts，脈沖寬度為t，脈沖的占空比D=我。如圖2所示，使逆變橋的開關(guān)管VTl —直導(dǎo)通，開關(guān)管VT2、VT3、VT5、VT6—直關(guān)斷，而開關(guān)管VT4由脈沖序列驅(qū)動(dòng)，則在a、b兩相繞組上產(chǎn)生了一個(gè)電壓脈沖序列。設(shè)直流母線電壓為Ud。，時(shí)鐘周期為Ts，脈沖寬度為t，則脈沖的理論占空比D = t/Ts，繞組上的電壓平均值則為Udc · D，得到一個(gè)等效的直流電壓，相應(yīng)的定子電阻值為Γι = Udc · D/2i，i為電機(jī)相電流。實(shí)際檢測(cè)過程中，為了防止檢測(cè)過程中變頻器的過電流故障，占空比的設(shè)定應(yīng)正確考慮。本方法中采用電流環(huán)加PI調(diào)節(jié)器得出占空比D的方法控制其大小，防止過電流。 如圖2所示，在兩相靜止坐標(biāo)系中，α軸電流給定值ia &設(shè)為電機(jī)額定電流值，檢測(cè)電機(jī)兩相電流、和ib，經(jīng)過clake變換得到α軸反饋電流ia fbd，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到α軸電壓給定值，而β軸電壓給定值直接設(shè)為零，可保證圖2中b相和c相橋臂的控制信號(hào)相同(事實(shí)上，我們控制圖2中的VT5和VT6管始終關(guān)斷，這樣的話，電機(jī)等效為a相和b相串聯(lián)；否則，則為b和c相并聯(lián)后再與a相串聯(lián))。于是，定子電阻的計(jì)算表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于 使電機(jī)的其中一相繞組開路；檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，根據(jù)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感的計(jì)算公式檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感步驟還包括采用公式
3.如權(quán)利要求2所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述施加頻率至少大于四倍額定頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于還包括檢測(cè)電機(jī)定子電阻步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加脈沖直流電壓，檢測(cè)電機(jī)定子電阻；檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加階躍直流電壓，測(cè)量不同時(shí)刻以及該時(shí)刻的電流值并得出電流-時(shí)間線性方程，將零時(shí)刻的電流值以及所述電機(jī)定子電阻代入電流-時(shí)間線性方程得出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的近似值。
5.如權(quán)利要求4所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)電機(jī)定子電阻步驟還包括采用公式巧=Udc · D/2i計(jì)算電機(jī)定子電阻，其中，Udc為直流母線電壓，i為電機(jī)相電流，時(shí)鐘周期為Ts，脈沖寬度為t，脈沖的占空比D = t/Ts。
6.如權(quán)利要求4所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)步驟還包括在時(shí)刻tl處測(cè)量電流值^ep U,，則is Jt=^o與^ρ I,=,,的之差為Ia，設(shè)定 ^step U -Lp U,2 = 0-5/a，得出另一時(shí)刻 t2。
7.如權(quán)利要求6所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)步驟還包括采用公式
8.如權(quán)利要求5所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于在所述檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)步驟之后還包括檢測(cè)轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加額定滑差頻率的交流電流，檢測(cè)轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感。
9.如權(quán)利要求8所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感步驟還包括施加
10.如權(quán)利要求9所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感步驟還包括采用公式
11.一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于包括定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感檢測(cè)單元，所述定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感檢測(cè)單元在電機(jī)的其中一相繞組斷開時(shí)在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，計(jì)算定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感。
12.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于所述定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感檢測(cè)單元采用公式4 一得到所述定子漏感，所述轉(zhuǎn)子漏感等于定子漏感，其中Ua為定子電壓，iN為電機(jī)額定電流，Q1為施加頻率。
13.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于還包括電機(jī)定子電阻檢測(cè)單元和電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)檢測(cè)單元，所述電機(jī)定子電阻檢測(cè)單元在電機(jī)的其中一相繞組斷開時(shí)在電機(jī)的另外兩相之間施加脈沖直流電壓，檢測(cè)電機(jī)定子電阻；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)檢測(cè)單元在電機(jī)的其中一相繞組斷開時(shí)在電機(jī)的另外兩相之間施加階躍直流電壓，測(cè)量不同時(shí)刻以及該時(shí)刻的電流值并得出電流-時(shí)間線性方程，并根據(jù)零時(shí)刻的電流值以及所述電機(jī)定子電阻得出轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的近似值。
14.如權(quán)利要求13所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于所述電機(jī)定子電阻檢測(cè)單元采用公式巧=udc -D/2i計(jì)算電機(jī)定子電阻，其中，Ud。為直流母線電壓，i為電機(jī)相電流， 時(shí)鐘周期為Ts，脈沖寬度為t，脈沖的占空比D = t/Ts。
15.如權(quán)利要求13所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于所述電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)檢測(cè)單元采用公式7；
16.如權(quán)利要求11所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征在于還包括轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感檢測(cè)單元，轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感檢測(cè)單元在電機(jī)的其中一相繞組斷開時(shí)在電機(jī)的另外兩相之間施加額定滑差頻率的交流電流，檢測(cè)轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感。
17.如權(quán)利要求16所述的電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于所述檢測(cè)轉(zhuǎn)子電阻和勵(lì)磁電感檢測(cè)單元采用公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電機(jī)參數(shù)檢測(cè)方法及電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，使電機(jī)的其中一相繞組開路；檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感步驟在電機(jī)的另外兩相之間施加頻率比額定功率高的額定電壓，根據(jù)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感的計(jì)算公式檢測(cè)定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感。本發(fā)明提供了一種感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止情況下的電機(jī)參數(shù)離線檢測(cè)方法電機(jī)參數(shù)檢測(cè)裝置，只需依次在電機(jī)的兩相之間施加不同頻率的電流或電壓，并通過減小電壓誤差和集膚效應(yīng)的影響來達(dá)到電機(jī)參數(shù)檢測(cè)的高精確度。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102393507SQ20111025630
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者劉葵 申請(qǐng)人:北京配天大富精密機(jī)械有限公司