專利名稱：一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量異步電機(jī)的參數(shù)方法，更具體的，涉及一種異步電機(jī)的時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
由于高的速度精確性和快速的扭矩響應(yīng)，用于異步電機(jī)的矢量控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在許多工業(yè)領(lǐng)域中。而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)Tr是異步電機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，尤其是采用矢量控制，其直接影響磁場(chǎng)定向的準(zhǔn)確性。圖1所示的異步電機(jī)的等效模型，其中Rs為定子電阻，Ls’為定子漏感，Rr為轉(zhuǎn)子電阻，Lr'為轉(zhuǎn)子漏感，Lm為互感，s為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的定義是
^ L Lm+LTr=丄=■
Rr Rr 在現(xiàn)有的方法中通常的離線測(cè)量方法是先分別測(cè)量出轉(zhuǎn)子電阻Rr和轉(zhuǎn)子電感 Lr,然后再根據(jù)上式進(jìn)行計(jì)算，方法繁雜且精度不高，并且大多數(shù)的電機(jī)時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法都是在電機(jī)停轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行測(cè)量，完全依賴于主電感的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量時(shí)非常困難的。雖然在CN101944878中提出了一種直接確定轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的方法，但是要測(cè)量出電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻、定子電阻以及閾值電壓，計(jì)算方法復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有異步電機(jī)的時(shí)間常數(shù)離線測(cè)量方法的計(jì)算復(fù)雜、測(cè)量誤差較大等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)化計(jì)算、有效降低測(cè)量誤差的異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，與異步電機(jī)連接的逆變器或伺服驅(qū)動(dòng)器中包含逆變橋，當(dāng)逆變橋處在逆變狀態(tài)時(shí)，在定子電流和電壓為零的情況下，給定定子電流 Is，工作時(shí)間為tm，此時(shí)磁化電流達(dá)到最大值Imtl，記錄下Imtl ；勵(lì)磁乜后，逆變橋立即處于關(guān)閉狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，定子電流為零；定子斷流后，逆變橋設(shè)置為三相短接狀態(tài)，定子電流Is從零逐漸上升，Is達(dá)到最大值Isz，記錄Isz，等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零，所述測(cè)量方法包括如下步驟a)給定Is = (I--Vf，工作時(shí)間為tm，測(cè)量最大續(xù)流電流，記錄下最大續(xù)流電流Iszq
e
和給定的時(shí)間tm(1 ；b)等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零后，給定勵(lì)磁電流if，工作時(shí)間tml，測(cè)量最大續(xù)流電流Isz，將Isz與Isz()進(jìn)行比較，當(dāng)比較的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)就為所述的工作時(shí)間tml。進(jìn)一步，當(dāng)Isz大于1-，按照設(shè)定單元值減小tml，重復(fù)b)步驟。再進(jìn)一步，當(dāng)Isz小于1-，按照設(shè)定單元制增加tml，重復(fù)b)步驟。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明公開的測(cè)量電機(jī)時(shí)間常數(shù)的方法，無(wú)需電壓檢測(cè)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)，只需檢測(cè)相電流，可以在異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)，測(cè)量方法簡(jiǎn)便，無(wú)需測(cè)量定子電阻和轉(zhuǎn)子電阻，可以直觀的測(cè)量出電機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，算法簡(jiǎn)便，數(shù)值更加精確。


圖1為異步電機(jī)單相實(shí)驗(yàn)的等效模型圖。圖2為測(cè)量異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的框圖。圖3為單相電流實(shí)驗(yàn)中電機(jī)的模型圖。圖4 為測(cè)量電路在(Is=If，tm> Tr)、{ls=(l--)If,tml rr_(Is = If，tm<Tr)
e
情況下的實(shí)測(cè)波形圖。圖5為實(shí)驗(yàn)測(cè)量流程圖。圖6為實(shí)驗(yàn)得到波形圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。參照?qǐng)D1 圖6，一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，與異步電機(jī)連接的逆變器或伺服驅(qū)動(dòng)器中包含逆變橋，當(dāng)逆變橋處在逆變狀態(tài)時(shí)，在定子電流和電壓為零的情況下，給定定子電流Is，工作時(shí)間為tm，此時(shí)磁化電流達(dá)到最大值Imtl，記錄下Imtl ；勵(lì)磁tm后，逆變橋立即處于關(guān)閉狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，定子電流為零；定子斷流后，逆變橋設(shè)置為三相短接狀態(tài)，定子電流Is從零逐漸上升，Is達(dá)到最大值Isz，記錄Isz，等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零，所述測(cè)量方法包括如下步驟a)給定忍=(I-I)/,，工作時(shí)間為tm，測(cè)量最大續(xù)流電流，記錄下最大續(xù)流電流
e
Isz0和給定的時(shí)間tm(1 ；b)等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零后，給定勵(lì)磁電流If，工作時(shí)間tml，測(cè)量最大續(xù)流電流Isz，將Isz與Isz()進(jìn)行比較，當(dāng)比較的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)就為所述的工作時(shí)間tml。當(dāng)Isz大于Isz()，按照設(shè)定單元值減小tml，重復(fù)b)步驟。當(dāng)Isz小于Isz()，按照設(shè)定單元制增加tml，重復(fù)b)步驟。本發(fā)明基于如下思路硬件結(jié)構(gòu)為普通的三相逆變橋，無(wú)需電壓檢測(cè)和轉(zhuǎn)速檢測(cè)， 只需檢測(cè)相電流，且工作模式處于單相電流控制模式，該電路在逆變器、伺服驅(qū)動(dòng)器中都存在，因此可以在異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)，其框圖如圖2所示。電流環(huán)采用的是靜止兩相坐標(biāo)系，alfa軸定向在U相，alfa軸電流給定單相定子電流Is，beta軸電流給定為零，此時(shí)通過clark變換可知，UVW相電流時(shí)鐘滿足IU = 2IV = 2IW，即驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行于單相電流控制， 電機(jī)無(wú)旋轉(zhuǎn)。在單相電流實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)的模型如圖3所示。單相電流實(shí)驗(yàn)的磁化電流為L(zhǎng)=夸=字 ^1rIs
Lr Lr \ + Trs定子電壓為
Us = (Rs + SLsS +
Lr ^ + TrS測(cè)量過程包括幾組測(cè)量實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)中包括相同三個(gè)步驟，一次測(cè)量實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)步驟電機(jī)勵(lì)磁階段。逆變橋處在逆變狀態(tài)，在定子電流和電壓為零的情況下，給定定子電流Istl，磁化電流不能設(shè)置過小，工作時(shí)間為tm。此時(shí)互感中的磁化電流逐漸上升，在乜時(shí)刻，磁化電流達(dá)到最大值Imtl。根據(jù)電機(jī)模型Imtl值為Im0=^L(l-e^)Is0
Lr定子斷流階段。當(dāng)勵(lì)磁^秒后，逆變橋立即處于關(guān)閉狀態(tài)，定子電流通過逆變橋的續(xù)流二極管流入母線側(cè)，由于母線電壓很高，定子電流很快衰減到零，該時(shí)間約為0. I-Ims, 當(dāng)定子電流為零后，該階段結(jié)束。此時(shí)定子電流為零，磁化電流衰減，由于該階段時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，磁化電流結(jié)束基本仍為Im(l。定子續(xù)流階段。定子斷流后，逆變橋立即設(shè)置為三相短接狀態(tài)，此時(shí)由于磁化電流仍然存在，定子側(cè)阻抗降低，磁化電流開始通過定子側(cè)續(xù)流。本方法測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分兩種情況情況一給定Is = (1-e-1) If, tm遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)，If為額定磁化電流。根據(jù)公式，最終的磁化電流ImO
Lo =^(\-eY')Is=^(\-e-l)If· ^enil5 = (Ii1)Iptm Tr)情況二 給定Is = If, tm = Tr,此時(shí)最終的磁化電流I
m0
Im0 =^(\-eY')Is=^(\-e-l)If· ^hends = If, tm = Tr)
兩種情況最終的Imtl都一樣，因此檢測(cè)出來的最大續(xù)流電流Isz將相等，如果情況二中，tm給定值小于Tr，磁化電流偏小，此時(shí)最小續(xù)流電流將小于情況一中的Isz，圖4為分別
測(cè)量電路在(Is = If，tm > Tr)、( Is =(I-^)IfJm ？ Tr )和(Is = Ifjtffl < Tr)情況下的實(shí)測(cè)
e波形。如圖5所示，開始給定Is = (I^1)If，工作時(shí)間為tm，tm為10T,，測(cè)量最大續(xù)流電流，記錄下最大續(xù)流電流Isz()和給定的時(shí)間tm(l等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零后，給定勵(lì)磁電流If，工作時(shí)間tml，測(cè)量最大續(xù)流電流Isz，將Isz與I-進(jìn)行比較，當(dāng)比較的差值在誤差范圍內(nèi)時(shí)，tml就是所測(cè)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；當(dāng)判斷誤差得出的結(jié)論是Isz大于Isz()，減小tml， 重復(fù)上述步驟，直到Isz與I-比較的差值在誤差范圍內(nèi)，然后得出所測(cè)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；當(dāng)判斷誤差得出的結(jié)論是Isz小于1-，增加tml，重復(fù)第二步驟，直到132與Isz()比較的差值在誤差范圍內(nèi)，然后得出所測(cè)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。如圖6所示，過三次調(diào)整，tffll基本穩(wěn)定在0. 2s左右，此時(shí)的值即為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量值，該方法快速簡(jiǎn)單，且精度高，不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子電阻和互感的測(cè)量誤差引起測(cè)量值變動(dòng)?？傊?，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的均等變化，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于與異步電機(jī)連接的逆變器或伺服驅(qū)動(dòng)器中包含逆變橋，當(dāng)逆變橋處在逆變狀態(tài)時(shí)，在定子電流和電壓為零的情況下，給定定子電流Istl，工作時(shí)間為tm，此時(shí)磁化電流達(dá)到最大值Imtl，記錄下Imtl ；勵(lì)磁tm后，逆變橋立即處于關(guān)閉狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，定子電流為零；定子斷流后，逆變橋設(shè)置為三相短接狀態(tài)，定子電流Is從零逐漸上升，Is達(dá)到最大值Isz，記錄Isz，等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零， 所述測(cè)量方法包括以下步驟a)給定Istl=(1-e—1) If，工作時(shí)間為tm，測(cè)量最大續(xù)流電流，記錄下最大續(xù)流電流I-和給定的時(shí)間tm(1 ；b)等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零后，給定勵(lì)磁電流If，工作時(shí)間tml，測(cè)量最大續(xù)流電流 Isz，將Isz與U進(jìn)行比較，當(dāng)比較的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)就為所述的工作時(shí)間tml。
2.如權(quán)利要求1所述的一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于，當(dāng)Isz大于Isz。，按照設(shè)定單元值減小tml，重復(fù)b)步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，其特征在于，當(dāng)Isz小于Isz。，按照設(shè)定單元值增加tml，重復(fù)b)步驟。
全文摘要
一種異步電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，與異步電機(jī)連接的逆變器或伺服驅(qū)動(dòng)器中包含逆變橋，當(dāng)逆變橋處在逆變狀態(tài)時(shí)，在定子電流和電壓為零的情況下，給定定子電流Is0，工作時(shí)間為tm，此時(shí)磁化電流達(dá)到最大值Im0，記錄下Im0；勵(lì)磁tm后，逆變橋立即處于關(guān)閉狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，定子電流為零；定子斷流后，逆變橋設(shè)置為三相短接狀態(tài)，定子電流Is從零逐漸上升，Is達(dá)到最大值Isz，記錄Isz，等待電機(jī)電流衰減勵(lì)磁為零；將Isz與IszO進(jìn)行比較，當(dāng)比較的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)就為所述的工作時(shí)間tm1。本發(fā)明能簡(jiǎn)化計(jì)算、有效降低測(cè)量誤差。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102540076SQ201210037208
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者吳立, 沈安文, 羅欣, 饒文培 申請(qǐng)人:杭州日鼎控制技術(shù)有限公司