專利名稱：一種同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)一種電感參數(shù)辨識(shí)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，特別是一種同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
永磁同步電機(jī)具有功率密度大、損耗小、效率高、功率因數(shù)高、適合直驅(qū)等優(yōu)點(diǎn)，在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在早期，同步電機(jī)通常采用帶編碼器反饋的矢量控制或者采用開(kāi)環(huán)V/F控制，應(yīng)用領(lǐng)域受到很大限制。目前，同步電機(jī)的無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)已被少數(shù)變頻器廠家所掌握并將其應(yīng)用于塑料、機(jī)械、油田、風(fēng)機(jī)、水泵等領(lǐng)域。無(wú)速度傳感器矢量控制通常采用轉(zhuǎn)子磁鏈(即永磁體磁鏈)定向策略，而辨識(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈需要知道電機(jī)的電感參數(shù)，包括直流電感Ld以及交軸電感Lq。目前，辨識(shí)同步電機(jī)的直流電感Ld以及交軸電感Lq通常采用脈沖電壓沖擊法，方法步驟如下 I、選取任意坐標(biāo)為d軸(即磁極軸)，發(fā)出d軸電壓，將轉(zhuǎn)子的磁極吸引到d軸；2、向電機(jī)施加一個(gè)固定的d軸脈沖電壓，同時(shí)采樣d軸的反饋電流，根據(jù)公式
id =—(I-計(jì)算得到d軸電感； rs3、向電機(jī)施加短時(shí)間的固定q軸脈沖電壓，同時(shí)采樣q軸反饋電流，根據(jù)公式
rS t
iq — (I _ ^ ')計(jì)算得到q軸電感。
嚴(yán)，上述方法具有如下的缺點(diǎn)I、需要通過(guò)施加直流的方法來(lái)得到電機(jī)的d軸(轉(zhuǎn)子磁極軸)，如果電機(jī)的軸無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，比如電梯曳引機(jī)等帶抱閘機(jī)械，則無(wú)法得到電機(jī)的d軸；2、要先得到電機(jī)的定子電阻rs，而定子電阻rs的精度會(huì)影響辨識(shí)的電感參數(shù)的精度；3、施加的固定電壓幅值不容易選取，如果施加的固定電壓幅值過(guò)大，會(huì)造成過(guò)流；如果施加的固定電壓幅值過(guò)小，則電流小，影響檢測(cè)精度。同時(shí)q軸電壓施加的時(shí)間要求要比較短，否則電機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，容易造成q軸電感參數(shù)辨識(shí)不準(zhǔn)。4、由于施加固定電壓的時(shí)間比較短，對(duì)電流采樣要求較高，要求電流采樣快而且準(zhǔn)，否則容易造成參數(shù)辨識(shí)偏差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的同步電機(jī)的直流電感Ld以及交軸電感Lq檢測(cè)、計(jì)算比較困難的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其將一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)施加在同步電機(jī)上，采樣同步電機(jī)的反饋高頻電流或電壓，根據(jù)反饋的電流或電壓的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，方法為向同步電機(jī)中任意選取的一個(gè)靜止坐標(biāo)系坐標(biāo)系注入一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)，獲取同步電機(jī)的反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值，根據(jù)所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。本發(fā)明同時(shí)提供一種實(shí)現(xiàn)上述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高頻電壓/電流注入模塊、濾波器模塊、高頻電流/電壓正負(fù)序分量提取模塊和電感計(jì)算模塊，所述的高頻電壓/電流注入模塊，用于在電機(jī)的靜止坐標(biāo)系Ci-P軸上注入高頻電壓或電流；所述的濾波器模塊，用于提取反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流同頻率的高頻電流或電壓； 所述的高頻電流/電壓正負(fù)序分量提取模塊，將濾波得到的高頻電流或電壓分別進(jìn)行正序、負(fù)序高頻旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，再通過(guò)高通濾波器將所需的負(fù)序分量及正序分量提取出來(lái)；所述的電感計(jì)算模塊，用于根據(jù)高頻電流或電壓的正序分量、負(fù)序分量計(jì)算得到電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括所述向同步電機(jī)中注入一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)時(shí)，向同步電機(jī)注入電壓或電流的幅值從0逐漸增大。所述根據(jù)所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感1^和q軸電感Lq步驟之前還包括判斷所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值是否達(dá)到設(shè)定值，或者注入的高頻電壓或電流幅值是否達(dá)到設(shè)定值，當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。 所述獲取同步電機(jī)的反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值步驟包括獲取同步電機(jī)反饋的高頻電流或電壓；提取所述反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值。所述提取所述反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值步驟進(jìn)一步包括將所采樣的同步電機(jī)反饋的高頻電流或電壓經(jīng)過(guò)帶通濾波器提取反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的高頻分量；將得到的高頻電流或電壓的高頻分量分別進(jìn)行正序和負(fù)序高頻旋轉(zhuǎn)變換后，經(jīng)高通濾波器將變換后的電流或電壓高頻分量的直流分量濾除，得到負(fù)序分量幅值和正序分量幅值。當(dāng)根據(jù)采樣的反饋高頻電流的正序分量幅值和負(fù)序分量的幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq時(shí)，根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述的方法為向同步電機(jī)中任意選取的一個(gè)靜止坐標(biāo)系α-β坐標(biāo)系注入一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)，獲取同步電機(jī)的反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值，根據(jù)所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述向同步電機(jī)中注入一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)時(shí)，向同步電機(jī)注入電壓或電流的幅值從O逐漸增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述根據(jù)所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感LjPq軸電感Lq步驟之前還包括判斷所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值是否達(dá)到設(shè)定值，或者注入的高頻電壓或電流幅值是否達(dá)到設(shè)定值，當(dāng)判斷結(jié)果為是時(shí)，計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感L,。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述獲取同步電機(jī)的反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值步驟包括 獲取同步電機(jī)反饋的高頻電流或電壓； 提取所述反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述提取所述反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的正序分量幅值和負(fù)序分量幅值步驟進(jìn)一步包括 將所采樣的同步電機(jī)反饋的高頻電流或電壓經(jīng)過(guò)帶通濾波器提取反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流頻率相同的高頻分量； 將得到的高頻電流或電壓的高頻分量分別進(jìn)行正序和負(fù)序高頻旋轉(zhuǎn)變換后，經(jīng)高通濾波器將變換后的電流或電壓高頻分量的直流分量濾除，得到負(fù)序分量幅值和正序分量幅值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是當(dāng)根據(jù)采樣的反饋高頻電流的正序分量幅值和負(fù)序分量的幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld r _ ViLd :埤(Ip+h)一一和q軸電感Lq時(shí)，根據(jù)公式J7 ，其中，Vi為高頻注入電壓的幅值，COi為注入 L =-1-'‘ ω.{1ρ-Ι >的高頻電壓的角頻率，Ip為反饋高頻電流的正序分量幅值，In為反饋高頻電流的負(fù)序分量幅值；當(dāng)根據(jù)采樣的反饋高頻電壓的正序分量幅值和負(fù)序分量的幅值計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Lt^Pq軸電感Lq時(shí)，根據(jù)公式
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述向同步電機(jī)中注入一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)是將高頻電壓或電流信號(hào)通過(guò)逆變器的PWM模塊注入電機(jī)的，所述向同步電機(jī)中注入的高頻電壓或電流信號(hào)的頻率大于同步電機(jī)的額定頻率，小于逆變器的PWM載波頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述反饋高頻電流或電壓的正序分量幅值設(shè)定值為電機(jī)額定電流或額定電壓的20%-100%。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法，其特征是所述注入的高頻電壓或電流幅值的設(shè)定值為電機(jī)額定電壓或額定電流的20%-100%。
10.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求I所述的同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法的系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)包括高頻電壓/電流注入模塊、濾波器模塊、高頻電流/電壓正負(fù)序分量提取模塊和電感計(jì)算模塊， 所述的高頻電壓/電流注入模塊，用于在電機(jī)的靜止坐標(biāo)系α-β軸上注入高頻電壓或電流； 所述的濾波器模塊，用于提取反饋高頻電流或電壓中與注入電壓或電流同頻率的高頻電流或電壓； 所述的高頻電流/電壓正負(fù)序分量提取模塊，將濾波得到的高頻電流或電壓分別進(jìn)行正序、負(fù)序高頻旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，再通過(guò)高通濾波器將所需的負(fù)序分量及正序分量提取出來(lái)； 所述的電感計(jì)算模塊，用于根據(jù)高頻電流或電壓的正序分量、負(fù)序分量計(jì)算得到電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)還包括逆變器SVPWM模塊，所述的高頻電壓/電流注入模塊注入的高頻電壓或電流是通過(guò)逆變器的SVPWM模塊注入到同步電機(jī)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)還包括高頻電流/電壓正負(fù)序分量幅值計(jì)算模塊，用于求取反饋電流或電壓中的正序分量幅值及負(fù)序分量幅值；所述的電感計(jì)算模塊用于根據(jù)高頻電流或電壓的正序分量幅值、負(fù)序分量幅值計(jì)算得到電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征是所述的濾波器模塊采用帶通濾波器，帶通濾波器將反饋電流或電壓中的直流及PWM載波噪聲濾除，帶通濾波器的通帶頻率與注入電壓或電流的頻率一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種同步電機(jī)電感參數(shù)辨識(shí)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，該方法為將一組三相平衡的高頻電壓或電流信號(hào)施加在同步電機(jī)上，采樣同步電機(jī)的反饋高頻電流或電壓，提取反饋的高頻電流或電壓的與注入電壓或電流頻率相同的正序分量和負(fù)序分量的幅值，計(jì)算得到同步電機(jī)的d軸電感Ld和q軸電感Lq。通過(guò)本發(fā)明可以在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上即可在通用變頻器上實(shí)現(xiàn)比較準(zhǔn)確的辨識(shí)同步電機(jī)的d軸電感和q軸電感。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)電機(jī)反饋電流采樣精度要求不高，注入電機(jī)的高頻電壓信號(hào)的頻率和幅值也容易控制，可直接辨識(shí)得到電機(jī)的d軸電感和q軸電感，電機(jī)軸無(wú)論是處于自由態(tài)，還是處于抱緊狀態(tài)，都不影響辨識(shí)的精度。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102714480SQ201180004212
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者徐鐵柱, 王玉雷 申請(qǐng)人:深圳市英威騰電氣股份有限公司