本發(fā)明屬于三相感應(yīng)電機控制領(lǐng)域，涉及三相感應(yīng)電機定子磁鏈系統(tǒng)和控制方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別系統(tǒng)及識別方法。

背景技術(shù)：

三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制必須采用閉環(huán)控制才能獲得優(yōu)良的磁鏈控制性能，只有對被控對象進行定性認(rèn)識才能決定設(shè)計什么樣的控制器，只有對被控對象參數(shù)進行定量識別才能對控制器參數(shù)準(zhǔn)確調(diào)整。目前，公知的現(xiàn)有技術(shù)中的控制器，如應(yīng)用廣泛的PID（比例積分微分）控制器，并不是首先確定被控對象參數(shù)，而是直接采用試湊法或經(jīng)驗法調(diào)整控制器比例控制參數(shù)、積分控制參數(shù)和微分控制參數(shù)。因此，控制器參數(shù)的調(diào)整比較盲目，三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制系統(tǒng)的調(diào)試費時費力，磁鏈控制性能難以滿足要求，有些甚至根本無法對定子磁鏈進行控制。

為此，有相關(guān)在先前申請專利中做了初步探索研究，在先專利為：公開號是CN103427747B，專利名稱為直流電機電流PI控制的參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法；公開號是CN103414418B，專利名稱為一種直流電機電流PI控制系統(tǒng)的控制方法；公開號是CN103427758B，專利名稱為單相感應(yīng)電機勵磁電流PI控制參數(shù)的調(diào)整方法；公開是CN103427748B，專利名稱為一種單相感應(yīng)電機勵磁電流PI控制方法；公開是CN101499755A，專利名稱為一種直流電機速度PID控制方法。但上述現(xiàn)有研究中，沒有涉及到三相電機、以及對定子磁鏈的閉環(huán)控制，而在三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制時，如何識別等效電磁慣量參數(shù)，則是現(xiàn)有技術(shù)中有待必須解決的問題。另一方面，隨著定子繞組溫度的升高，電機參數(shù)會發(fā)生變化，導(dǎo)致控制精度出現(xiàn)偏差，為此，急需發(fā)明一種針對于在不同溫度下，三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別系統(tǒng)及識別方法，以實現(xiàn)對三相感應(yīng)電機進行定子磁鏈控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是為了解決在三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制進行控制時，控制器參數(shù)難于根據(jù)被控對象參數(shù)進行調(diào)整的問題，而提出一種三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別系統(tǒng)及識別方法，為三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制器的設(shè)計和調(diào)整提供依據(jù)。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別系統(tǒng)，包括：

第一定子電壓控制單元，其用于生成定子電壓的第一控制信號；

第一功率驅(qū)動單元，其輸入端與所述第一定子電壓控制單元的輸出端連接，所述第一功率驅(qū)動單元接收所述定子電壓的第一控制信號，并輸出相應(yīng)大小的第一驅(qū)動電壓；

第二定子電壓控制單元，其用于生成定子電壓的第二控制信號；

第二功率驅(qū)動單元，其輸入端與所述第二定子電壓控制單元的輸出端連接，所述第二功率驅(qū)動單元接收所述定子電壓的第二控制信號，并輸出相應(yīng)大小的第二驅(qū)動電壓；

三相感應(yīng)電機，其電源輸入端通過第一切換開關(guān)與所述第一功率驅(qū)動單元的輸出端連接、通過第二切換開關(guān)與所述第二功率驅(qū)動單元的輸出端連接，所述三相感應(yīng)電機的定子接收所述第一驅(qū)動電壓或第二驅(qū)動電壓；

磁鏈傳感器，其用于測量三相感應(yīng)電機定子繞組的定子磁鏈信號；

測溫裝置，其用于測量所述三相感應(yīng)電機定子繞組的溫度；以及

記錄儀器，其輸入端分別與所述第一定子電壓控制單元、磁鏈傳感器以及測溫裝置的輸出端連接，所述記錄儀器用于記錄所測量數(shù)據(jù)隨時間的變化過程。

優(yōu)選的，所述第一功率驅(qū)動單元和第二功率驅(qū)動單元的額定電壓大于所述三相感應(yīng)電機的額定電壓。

優(yōu)選的，所述第一功率驅(qū)動單元和第二功率驅(qū)動單元的額定電流大于所述三相感應(yīng)電機的額定電流。

優(yōu)選的，所述第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)聯(lián)鎖設(shè)置，所述第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)在同一時刻不能同時閉合。

優(yōu)選的，所述測溫裝置設(shè)置在所述三相感應(yīng)電機的機殼上，所述測溫裝置為紅外測溫傳感器，所述紅外測溫傳感器的出光口朝向所述定子繞組。

一種三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別方法，包括以下步驟：

步驟一、測溫裝置實時采集所述定子繞組的溫度數(shù)據(jù)，并將該溫度數(shù)據(jù)傳送至記錄儀器中，將所述溫度數(shù)據(jù)從小到大劃分為若干個溫度區(qū)間；

步驟二、斷開第一切換開關(guān)，閉合第二切換開關(guān)，采用第二定子電壓控制單元輸出三相定子電壓幅值各為一正常數(shù)L的第二控制信號；

步驟三、所述第二功率驅(qū)動單元接收所述第二控制信號后輸出三相電壓幅值各為所述正常數(shù)L的第二驅(qū)動電壓，所述三相感應(yīng)電機的定子繞組接收所述第二驅(qū)動電壓，將所述定子繞組升溫；

步驟四、當(dāng)所述定子繞組的溫度超過第j個所述溫度區(qū)間的中間值時，斷開所述第二切換開關(guān)，閉合所述第一切換開關(guān)，采用第一定子電壓控制單元輸出定子β軸電壓為0、定子α軸電壓幅值為一正常數(shù)M的第一控制信號，其中，j為1、2、3…；

步驟五、所述第一功率驅(qū)動單元接收所述第一控制信號后輸出定子β軸電壓為0、定子α軸電壓幅值為一正常數(shù)M的第一驅(qū)動電壓，所述三相感應(yīng)電機的定子繞組接收所述第一驅(qū)動電壓，產(chǎn)生定子磁鏈信號；

步驟六、采用磁鏈傳感器實時測量三相感應(yīng)電機定子繞組的定子磁鏈信號；

步驟七、記錄儀器分別記錄所述第一控制信號和所述定子磁鏈信號隨時間變化的過程，并在坐標(biāo)系分別建立所述定子磁鏈信號、定子α軸電壓與時間關(guān)系的曲線圖，其中，時間為橫坐標(biāo)，定子磁鏈信號和定子α軸電壓為縱坐標(biāo)；

步驟八、在坐標(biāo)系中讀取定子磁鏈信號曲線的穩(wěn)態(tài)幅值C，過該穩(wěn)態(tài)幅值C作平行于時間軸的直線；

步驟九、將定子α軸電壓的幅值M除以幅值C，得到所述三相感應(yīng)電機的定子阻抗參數(shù)K；

步驟十、測量在定子磁鏈信號穩(wěn)態(tài)幅值的0.632倍處對應(yīng)的時間軸上坐標(biāo)值T；

步驟十一、將定子阻抗參數(shù)K和坐標(biāo)值T相乘，得到所述三相感應(yīng)電機在定子繞組溫度處于第j個溫度區(qū)間的等效電磁慣量參數(shù)Ai，i=1、2…j；

步驟十二、回到步驟二，在第j+1個所述溫度區(qū)間進行等效電磁慣量參數(shù)Ai的測量，直至將各個所述溫度區(qū)間對應(yīng)的等效電磁慣量參數(shù)Ai全部測量完畢。

優(yōu)選的，步驟二中所述第二定子電壓控制單元輸出的三相定子電壓幅值L與所述三相感應(yīng)電機的額定電壓幅值相等。

優(yōu)選的，步驟四中所述第一定子電壓控制單元輸出的定子α軸電壓幅值M為所述三相感應(yīng)電機的額定電壓幅值的5%。

優(yōu)選的，根據(jù)三相感應(yīng)電機的定子繞組所處的溫度區(qū)間，選擇在該溫度下對應(yīng)的所述等效電磁慣量參數(shù)Ai，根據(jù)所述等效電磁慣量參數(shù)Ai確定用于控制所述三相電機運行狀態(tài)的定子磁鏈控制器的控制參數(shù)。

優(yōu)選的，所述定子磁鏈控制器的控制參數(shù)包括比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)中的至少一種。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

通過在不同定子繞組溫度下，對三相感應(yīng)電機參數(shù)進行定量識別，獲得了對電機磁鏈控制時的定子阻抗參數(shù)K和三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)，為三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制設(shè)計和調(diào)試節(jié)省了精力和時間，提高了對三相感應(yīng)電機在不同定子繞組溫度下的控制性能，而且使得三相感應(yīng)電機獲得了良好的靜態(tài)性能和動態(tài)性能，實現(xiàn)了對三相感應(yīng)電機的精確控制。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的識別系統(tǒng)的構(gòu)成框圖；

圖2為本發(fā)明識別方法框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

實施例一

本發(fā)明提供了一種三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別系統(tǒng)，如圖1所示，包括：第一定子電壓控制單元100、第一功率驅(qū)動單元200、第一切換開關(guān)810、三相感應(yīng)電機300、磁鏈傳感器400、記錄儀器500、第二定子電壓控制單元600、第二功率驅(qū)動單元700、第二切換開關(guān)820、以及測溫裝置900。

其中，第一定子電壓控制單元100用于生成定子繞組電壓的第一控制信號，第一功率驅(qū)動單元200輸入端與所述第一定子電壓控制單元100的輸出端連接，所述第一功率驅(qū)動單元200接收所述定子電壓的第一控制信號，并輸出相應(yīng)大小的第一驅(qū)動電壓；第二定子電壓控制單元600用于生成定子繞組電壓的第二控制信號，第二功率驅(qū)動單元700輸入端與所述第二定子電壓控制單元600的輸出端連接，所述第二功率驅(qū)動單元700接收所述定子電壓的第二控制信號，并輸出相應(yīng)大小的第二驅(qū)動電壓。

三相感應(yīng)電機300電源輸入端通過第一切換開關(guān)810與所述第一功率驅(qū)動單元200的輸出端連接、通過第二切換開關(guān)820與所述第二功率驅(qū)動單元700的輸出端連接，所述三相感應(yīng)電機300的定子接收所述第一驅(qū)動電壓或第二驅(qū)動電壓以給定子繞組勵磁，其中，所述第一切換開關(guān)810和第二切換開關(guān)820聯(lián)鎖設(shè)置的，也就是所述第一切換開關(guān)810和第二切換開關(guān)820在同一時刻不能同時閉合，使得第一功率驅(qū)動單元200與第二功率驅(qū)動單元700只能有一者可以為定子繞組勵磁。

磁鏈傳感器400用于測量三相感應(yīng)電機300定子繞組的定子磁鏈信號，所述測溫裝置900設(shè)置在所述三相感應(yīng)電機300的機殼上，用于測量所述三相感應(yīng)電機300定子繞組的溫度；本實施例中，所述測溫裝置900為紅外測溫傳感器，其他實施例可以根據(jù)具體條件選擇合適的溫度傳感器，所述紅外測溫傳感器的出光口朝向所述定子繞組，以提高測量定子繞組溫度的準(zhǔn)確性。

記錄儀器500輸入端分別與所述第一定子電壓控制單元100、磁鏈傳感器400以及測溫裝置900的輸出端連接，所述記錄儀器500用于記錄所測量數(shù)據(jù)隨時間的變化過程，本實施例中，記錄儀器500接收所述定子磁鏈信號、定子繞組電壓的第一控制信號、定子繞組電壓的第二控制信號以及定子繞組的溫度，并分別記錄所述定子磁鏈信號、定子繞組電壓的第一控制信號、定子繞組電壓的第二控制信號以及定子繞組的溫度與時間關(guān)系的曲線圖。

上述技術(shù)方案中，所述第一功率驅(qū)動單元200和第二功率驅(qū)動單元700的額定電壓大于所述三相感應(yīng)電機300的額定電壓；所述第一功率驅(qū)動單元200和第二功率驅(qū)動單元700的額定電流大于所述三相感應(yīng)電機300的額定電流。

實施例二

一種三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)識別方法，包括以下步驟：

步驟一、測溫裝置900實時采集所述定子繞組的溫度數(shù)據(jù)，并將該溫度數(shù)據(jù)傳送至記錄儀器500中，將所述溫度數(shù)據(jù)從小到大劃分為若干個溫度區(qū)間，劃分的溫度區(qū)間越小，每個溫度區(qū)間對應(yīng)的等效電磁慣量參數(shù)Ai越精確，可以根據(jù)具體情況來劃分溫度區(qū)間，本實施例中，將定子繞組溫度從-30^OC～110 ^OC每5 ^OC劃分為一個溫度區(qū)間，一共22個溫度區(qū)間；

步驟二、斷開第一切換開關(guān)810，閉合第二切換開關(guān)820，采用第二定子電壓控制單元600輸出三相定子電壓幅值各為一正常數(shù)L的第二控制信號，本實施例中，該第二定子電壓控制單元600輸出的三相定子電壓幅值L與所述三相感應(yīng)電機300的額定電壓幅值相等；

步驟三、所述第二功率驅(qū)動單元700接收所述第二控制信號后輸出三相電壓幅值各為所述正常數(shù)L的第二驅(qū)動電壓，所述三相感應(yīng)電機300的定子繞組接收所述第二驅(qū)動電壓，將所述定子繞組升溫，測溫裝置900實時測量定子繞組的溫度，將溫度數(shù)據(jù)反饋至記錄儀器500中；

步驟四、隨著定位繞組溫度的升高，當(dāng)所述定子繞組的溫度超過第j個所述溫度區(qū)間的中間值時，其中，j為1、2、3…22，比如定子繞組的溫度超過了第8個所述溫度區(qū)間的中間值時，也就是超過了7.5 ^OC時，斷開所述第二切換開關(guān)820，閉合所述第一切換開關(guān)810，采用第一定子電壓控制單元100輸出定子β軸電壓為0、定子α軸電壓幅值為一正常數(shù)M的第一控制信號；

步驟五、所述第一功率驅(qū)動單元200接收所述第一控制信號后輸出定子β軸電壓為0、定子α軸電壓幅值為一正常數(shù)M的第一驅(qū)動電壓，本實施例中，所述第一定子電壓控制單元100輸出的定子α軸電壓幅值M為所述三相感應(yīng)電機300的額定電壓幅值的5%，所述三相感應(yīng)電機300的定子繞組接收所述第一驅(qū)動電壓，產(chǎn)生定子磁鏈信號；

步驟六、采用磁鏈傳感器400實時測量三相感應(yīng)電機300定子繞組的定子磁鏈信號，并傳送至記錄儀器500中；

步驟七、記錄儀器500分別記錄所述第一控制信號和所述定子磁鏈信號隨時間變化的過程，并在坐標(biāo)系分別建立所述定子磁鏈信號、定子α軸電壓與時間關(guān)系的曲線圖，其中，時間為橫坐標(biāo)，定子磁鏈信號和定子α軸電壓為縱坐標(biāo)；

步驟八、在坐標(biāo)系中讀取定子磁鏈信號曲線的穩(wěn)態(tài)幅值C，過該穩(wěn)態(tài)幅值C作平行于時間軸的直線；

步驟九、將定子α軸電壓的幅值M除以幅值C，得到所述三相感應(yīng)電機300的定子阻抗參數(shù)K；

步驟十、測量在定子磁鏈信號穩(wěn)態(tài)幅值的0.632倍處對應(yīng)的時間軸上坐標(biāo)值T；

步驟十一、將定子阻抗參數(shù)K和坐標(biāo)值T相乘，得到所述三相感應(yīng)電機300在定子繞組溫度處于第j個溫度區(qū)間的等效電磁慣量參數(shù)Ai，i=1、2…j，本實施例中，也就是測得了第八個溫度區(qū)間的等效電磁慣量參數(shù)Ai，i=8；

步驟十二、回到步驟二，繼續(xù)對定子繞組升溫，直到定子繞組的溫度超過第j+1個溫度區(qū)間的中間值，在第j+1個所述溫度區(qū)間進行等效電磁慣量參數(shù)Ai的測量，也就是在第九個溫度區(qū)間中測量等效電磁慣量參數(shù)Ai，i=9，直至將各個所述溫度區(qū)間對應(yīng)的等效電磁慣量參數(shù)Ai全部測量完畢，得到每個溫度區(qū)間對應(yīng)的等效電磁慣量參數(shù)Ai。

隨后，根據(jù)三相感應(yīng)電機300的定子繞組所處的溫度區(qū)間對應(yīng)的等效電磁慣量參數(shù)Ai，并對應(yīng)設(shè)定若干個定子磁鏈控制器，根據(jù)每個溫度下對應(yīng)的所述等效電磁慣量參數(shù)Ai，來確定用于控制所述三相電機運行狀態(tài)的定子磁鏈控制器的控制參數(shù)，所述定子磁鏈控制器的控制參數(shù)包括比例參數(shù)、積分參數(shù)、微分參數(shù)中的至少一種。

本實施例中，得到上述三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制時的定子阻抗參數(shù)K和三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)Ai之后，三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制器就可以根據(jù)這兩個參數(shù)進行設(shè)計和調(diào)整，以更好的控制三相感應(yīng)電機。

在三相感應(yīng)電機具體運行時，測溫裝置900實時測量定子繞組的溫度，根據(jù)定子繞組所處的溫度區(qū)間，來選擇切換對應(yīng)的定子磁鏈控制器，以根據(jù)不同溫度下的電機參數(shù)來對電機進行磁鏈控制，提高控制性能。

由上所述，本發(fā)明通過在不同定子繞組溫度下對三相感應(yīng)電機參數(shù)進行定量識別，獲得了對電機磁鏈控制時的定子阻抗參數(shù)K和三相感應(yīng)電機等效電磁慣量參數(shù)，為三相感應(yīng)電機定子磁鏈控制設(shè)計和調(diào)試節(jié)省了精力和時間，提高了對三相感應(yīng)電機在不同定子繞組溫度下的控制性能，而且使得三相感應(yīng)電機獲得了良好的靜態(tài)性能和動態(tài)性能，實現(xiàn)了對三相感應(yīng)電機的精確控制。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。