用于電機中的電感估計的自調(diào)試過程的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種估計電機的電感和磁通鏈的方法，該電機經(jīng)由電流調(diào)節(jié)器而被提供驅(qū)動電流，并且測量該驅(qū)動電流的實際值并將其反饋回至電流調(diào)節(jié)器從而提供閉環(huán)控制。該方法包括步驟：針對機器電流矢量的直軸電流基準i*d或者針對交軸電流基準i*q而向電流調(diào)節(jié)器中的一個電流調(diào)節(jié)器提供交流（AC）值，同時向電流調(diào)節(jié)器中的另一個電流調(diào)節(jié)器提供兩個電流基準i*d和i*q中的剩余的一個的預定直流（DC）值。隨后，在預定時間段過去之后，將變化信號疊加到由電流調(diào)節(jié)器響應于AC值所生成的輸出信號上。最后，確定與所疊加的變化信號對驅(qū)動電流的貢獻相對應的貢獻信號，并且基于該貢獻信號估計機器電感和磁通鏈。
【專利說明】用于電機中的電感估計的自調(diào)試過程
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種估計電機的電感和磁通鏈的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]對于同步磁阻電機的關注由于其可能成為替代常規(guī)感應電機的候選而有所增加。為了對完全開發(fā)同步磁阻電機的容量，需要頻率轉(zhuǎn)換器并且應當執(zhí)行閉環(huán)控制。然而，閉環(huán)控制(特別是無速度傳感器的控制)必須設有適當參數(shù)以避免不穩(wěn)定并且正常工作。通常，通過一系列實驗性測試而獲得控制所需的參數(shù)。
[0003]現(xiàn)在，這些測試由頻率轉(zhuǎn)換器自動執(zhí)行并且具有外部操作人員的最少介入。采用機器上的不同測試信號以及后期處理方法以便估計并完成參數(shù)的設置。這些自動執(zhí)行的測試一般被稱作“自調(diào)試”或“辨識運行(ID-run) ”。
[0004]ID運行的主要好處之一是可能進行靜止測試(standstill test)，機器在靜止測試期間完全靜止并且不同信號得以被注入。在這種操作模式中，獲得了最大的安全性并且能夠利用到機械負載的直接連接而對電機進行現(xiàn)場測試。這在應用被改造并且僅替換頻率轉(zhuǎn)換器而留下現(xiàn)有電機時是非常有利的。在這種情況下，無需從車間中移除電機。
[0005]在同步磁阻電機的具體情況下，會出現(xiàn)一些問題。機器在電流和磁通鏈之間具有強的非線性關聯(lián)，其中飽和效應和正交磁化效應更為突出。
[0006]圖1中示出了一個示例，其圖示了從有限元法分析所獲得的同步磁阻電機的電流-磁通鏈曲線。
[0007]在圖1中，λ d和λ q分別是d和q軸中的磁通鏈，而id和是相對應的電流，即分別是電機電流矢量的直軸電流分量和正交軸電流分量。λq分別關于、和、的偏移返回了電感Ld和Lq的值。d和q軸上的電感Ld和Lq分別取決于兩個電流id和i,。特別地，Ld將最大程度地取決于id但是也較小程度地取決于i,。這被稱作正交耦合的正交磁化效應。
[0008]對于機器的正確的閉環(huán)(無速度傳感器的)控制而言，了解任意操作點的電感是有利的。該電感通常被定義為磁通鏈與電流的比率；根據(jù)所采用的控制策略，可能需要視在電感(大信號值之間的比率)或差分電感(小信號值之間的比率)。在任意情況下，從圖1清楚看到，電感作為操作點的函數(shù)而變化。
[0009]圖1的左側(cè)示出了 d軸上的磁通鏈，而圖1的右側(cè)則示出了 q軸上的磁通鏈。由于在磁性路徑中存在更多鐵質(zhì)材料，所以d軸上的飽和更為明顯，而q軸則因為磁性路徑中更多的空氣材料而具有更為“線性的”輪廓。
[0010]從圖1能夠推導出，確實有效的ID運行應當能夠估計任意操作點中的電感。其缺陷在于，對于兩個電流id和i,都不為零的每個操作點，根據(jù)以下轉(zhuǎn)矩和機械等式產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩并且電機開始旋轉(zhuǎn)(如果機械負載允許):
[0011]T = JP(AJj-AiJj)
【權利要求】
1.一種用于估計電機(110)的電感和/或磁通鏈的方法，其中所述電機經(jīng)由第一電流調(diào)節(jié)器(101)和第二電流調(diào)節(jié)器(102)而被提供以驅(qū)動電流，并且測量驅(qū)動電流的實際值并將其反饋回至兩個電流調(diào)節(jié)器從而提供閉環(huán)控制，所述方法包括以下步驟: 針對機器電流矢量的直軸電流基準i*d或者針對交軸電流基準i*q而向所述第一電流調(diào)節(jié)器提供AC值，同時向所述第二電流調(diào)節(jié)器提供針對兩個所述電流基準i*d和中剩余的一個的預定DC值； 在預定時間段過去之后，將變化信號疊加到提供有所述AC值的控制路徑中； 確定與所疊加的變化信號對所述驅(qū)動電流的貢獻相對應的貢獻信號； 基于所述貢獻信號估計所述電感和/或所述磁通鏈。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中利用所述AC值的多個不同幅度值來執(zhí)行所述方法的步驟。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中利用多個不同的預定DC值來執(zhí)行所述方法的步驟。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其中利用針對所述直軸電流基準和所述交軸電流基準兩者所提供的AC值來執(zhí)行所述方法的步驟。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中提供至所述第一電流調(diào)節(jié)器的所述AC值是方波電流。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中兩個所述電流調(diào)節(jié)器是PI調(diào)節(jié)器并且所述所疊加的變化信號是疊加在由所述第一電流調(diào)節(jié)器響應于所述AC值而生成的輸出信號上的交變電壓。
7.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中所述電流調(diào)節(jié)器是磁滯調(diào)節(jié)器(109、111、112 )，并且所述所疊加的變化信號是交變電流。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，進一步包括以下步驟: 向速度調(diào)節(jié)器(I 16)提供電機速度基準ω、； 測量所述電機速度的實際值ωπ，并且將所測量的實際速度值反饋至所述速度調(diào)節(jié)器從而提供閉環(huán)控制；以及 向所述第一電流調(diào)節(jié)器(101)提供所述速度調(diào)節(jié)器的輸出作為AC值。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述電機是同步磁阻電機。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述貢獻信號使用戈澤爾算法確定。
11.一種用于估計電機(110)中的電感和/或磁通鏈的系統(tǒng)(100),所述系統(tǒng)包括: 第一電流調(diào)節(jié)器(101)和第二電流調(diào)節(jié)器(102)，所述電機經(jīng)由其而被提供以驅(qū)動電流，所述兩個電流調(diào)節(jié)器被布置為接收所述驅(qū)動電流的測量值從而提供閉環(huán)控制，其中所述第一電流調(diào)節(jié)器進一步被布置為針對機器電流矢量的直軸電流基準A或者針對交軸電流基準i*q而被提供以AC值，而所述第二電流調(diào)節(jié)器被布置為針對兩個所述電流基準i*d和i*q中剩余的一個而被提供以預定DC值； 信號注入設備，其被布置為在預定時間段過去之后在提供有所述AC值的控制路徑中置加變化/[目號；以及 計算設備(107)，其被布置為確定與所疊加的變化信號對所述驅(qū)動電流的貢獻相對應的貢獻信號，并且進一步被布置為基于所述貢獻信號估計所述電感和/或所述磁通鏈。
12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)(100)，其中向所述第一電流調(diào)節(jié)器(101)提供方波AC值。
13.根據(jù)權利要求11至12中任一項所述的系統(tǒng)(100)，其中所述兩個電流調(diào)節(jié)器(101、102)是PI調(diào)節(jié)器并且所述所疊加的變化信號是疊加在由所述第一電流調(diào)節(jié)器響應于所述AC值而生成的輸出信號上的交變電壓。
14.根據(jù)權利要求11至13中任一項所述的系統(tǒng)(100)，其中所述電流調(diào)節(jié)器是磁滯調(diào)節(jié)器(109、111、112 )，并且所述所疊加的變化信號是交變電流。
15.根據(jù)權利要求11至14中任一項所述的系統(tǒng)(100)，進一步包括: 速度調(diào)節(jié)器(116)，其被布置為被提供有電機速度基準ωI并且進一步被布置為被提供有電機速度的實際值ωm從而提供閉環(huán)控制，所述第一電流調(diào)節(jié)器(101)被布置為被提供有所述速度調(diào)節(jié)器 的輸出作為AC值。
【文檔編號】H02P21/14GK103650331SQ201280034113
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月11日 優(yōu)先權日:2011年8月1日
【發(fā)明者】L·佩里蒂, D·斯維馳卡倫科 申請人:Abb技術有限公司