用于確定感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁曲線和轉(zhuǎn)子電阻的系統(tǒng)以及制造其的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及電動(dòng)機(jī)控制，并且更特別地涉及確定感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁曲 線的裝置以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于轉(zhuǎn)子磁通取向的高性能無傳感器矢量控制在很大程度上依賴于感應(yīng)電機(jī)的 參數(shù)估計(jì)。已經(jīng)提出了包括在線方法和離線方法的許多用于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)識(shí)別的方法。 一般來說，定子和轉(zhuǎn)子電阻的在線識(shí)別基于離線估計(jì)值。轉(zhuǎn)子識(shí)別的傳統(tǒng)方法包括堵轉(zhuǎn)和 空載測試。然而，在一些工程應(yīng)用中無法實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)和空載測試。
[0003] 已經(jīng)提出了一種涉及向電動(dòng)機(jī)施加不同頻率的單相正弦激勵(lì)來模仿堵轉(zhuǎn)和空載 情況的方法。這種方法的缺點(diǎn)是頻率的選擇非常重要，并且該方案對(duì)采樣誤差非常敏感，其 可導(dǎo)致大的轉(zhuǎn)子電阻識(shí)別誤差?；诮y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還提出了諸如使用遞歸最小二乘（RLS)算法 的其它方法。這些方法可以是高度精確的，但通常在計(jì)算上要求過高，導(dǎo)致長運(yùn)行循環(huán)。
[0004] 許多應(yīng)用使用以遠(yuǎn)超過額定速度的高速度運(yùn)行的感應(yīng)電機(jī)。由于可用電壓被限制 為低于該高速度，轉(zhuǎn)子磁通基準(zhǔn)隨著速度增加而降低，因而導(dǎo)致在弱磁區(qū)中運(yùn)行。最優(yōu)勵(lì)磁 電感在弱磁區(qū)中更新的問題一直是近幾十年來廣受關(guān)注的話題。勵(lì)磁電感的在線更新可依 賴于離線識(shí)別的勵(lì)磁曲線。通常將勵(lì)磁曲線制作成存儲(chǔ)在控制器中的表格，并且根據(jù)磁通 基準(zhǔn)通過查表在線更新勵(lì)磁電感值。
[0005] 用于勵(lì)磁曲線識(shí)別的常用方法包括曲線擬合算法。在這些方法中，使用顯函數(shù) (例如，冪函數(shù)，有理冪函數(shù)，多項(xiàng)式等），并相應(yīng)地設(shè)定假定函數(shù)的系數(shù)。通過選擇在不同 勵(lì)磁電流下的一組勵(lì)磁電感估計(jì)值，可解出函數(shù)的系數(shù)。然而，真實(shí)勵(lì)磁曲線依賴于不確定 的函數(shù)，并且電機(jī)的勵(lì)磁曲線相互不同。因此，這些方法可能并不是精確矢量控制的最佳選 擇。
[0006] 因此，期望一種克服上述缺點(diǎn)的用于確定感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁曲線的裝置以及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于識(shí)別感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁電感的系統(tǒng)包括包含轉(zhuǎn)子和 定子的感應(yīng)電機(jī)，DC電壓母線，以及耦接到DC電壓母線及感應(yīng)電機(jī)的DC到AC電壓逆變器。 系統(tǒng)還包括控制器，該控制器被配置為使DC到AC電壓逆變器向感應(yīng)電機(jī)的多個(gè)相施加方 波激勵(lì)，基于方波激勵(lì)確定感應(yīng)電機(jī)定子的定子電阻，以及基于方波激勵(lì)確定感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)子電阻?？刂破魍瑯颖慌渲脼榛诙ㄗ雍娃D(zhuǎn)子電阻計(jì)算感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁曲線，并且 基于勵(lì)磁曲線控制感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于確定感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁電感的系統(tǒng)包括，耦接到DC電 壓母線及感應(yīng)電機(jī)的DC到AC電壓逆變器。系統(tǒng)還包括控制器，該控制器被配置為使DC到 AC電壓逆變器向感應(yīng)電機(jī)的一對(duì)相施加方波激勵(lì)，并且基于方波激勵(lì)確定感應(yīng)電機(jī)的定子 電阻Rs?？刂破魍瑯颖慌渲脼榛诜讲?lì)確定感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻艮，基于定子電阻Rs 以及基于轉(zhuǎn)子電阻RJ十算勵(lì)磁曲線，并且根據(jù)勵(lì)磁曲線控制感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，用于制造感應(yīng)電機(jī)控制電路的方法包括，提供感應(yīng)電機(jī)， 將DC到AC電壓逆變器耦接到感應(yīng)電機(jī)，以及將DC電壓母線耦接到DC到AC電壓逆變器。方 法還包括將控制器配置為使DC到AC電壓逆變器向感應(yīng)電機(jī)的一對(duì)相施加方波激勵(lì)，基于 方波激勵(lì)確定感應(yīng)電機(jī)定子的定子電阻，以及基于方波激勵(lì)確定感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻艮。 同樣將控制器配置為基于定子電阻和轉(zhuǎn)子電阻計(jì)算感應(yīng)電機(jī)的勵(lì)磁曲線，并且基于勵(lì)磁曲 線控制感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行。
[0010] 本發(fā)明的各種其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)描述和附圖中變得顯而易見。
【附圖說明】
[0011] 附圖示出目前實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所考慮的優(yōu)選實(shí)施例。
[0012] 在附圖中：
[0013] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)的控制電路的電路圖。
[0014] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)相的T型等效電路的電路圖。
[0015] 圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)相的Γ型等效電路的電路圖。
[0016] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁曲線的技術(shù)的流程圖。
[0017] 圖5是由本發(fā)明實(shí)施例所實(shí)現(xiàn)的方波脈沖序列的脈沖圖。
[0018] 圖6是由本發(fā)明實(shí)施例所實(shí)現(xiàn)的方波脈沖序列的脈沖圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)4的控制電路2的電路圖。在一個(gè)實(shí)施例中， 控制電路2包括被配置為接收來自諸如電網(wǎng)的AC源的AC電力的輸入6。將整流器組件8 耦接到輸入6,以便將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力并且將DC電力提供到DC母線10。在替代的 實(shí)施例中，提供到DC母線10的DC電力可由諸如尚能電池等的DC能量源12 (以虛線不出） 提供。耦接到DC母線10的濾波電容器14可用于為DC母線10提供平滑化功能，并且濾出 DC母線10上的高頻電流。
[0020] 將電壓逆變器16耦接到DC母線10和感應(yīng)電機(jī)4。優(yōu)選地，電壓逆變器16是被 配置為將DC母線10上的DC能量逆變?yōu)榭捎筛袘?yīng)電機(jī)4使用的AC能量的雙向電壓修正組 件。電壓逆變器16包括配對(duì)形成三個(gè)相18 (S1-S2)，20 (S3-S4)，22 (S5-S6)的六個(gè)開關(guān)S1-S6。 將每個(gè)相18, 20, 22耦接到DC母線10以及感應(yīng)電機(jī)4的相應(yīng)的相（A，B，C)。
[0021] 控制驅(qū)動(dòng)組件24耦接到電壓逆變器16,以便控制開關(guān)S1-S6將來自DC母線10的 DC能量逆變?yōu)樘峁┑礁袘?yīng)電機(jī)4的AC能量。另外，當(dāng)作為發(fā)電機(jī)（例如，諸如以再生制動(dòng) 模式）運(yùn)行時(shí)，感應(yīng)電機(jī)4可向電壓逆變器16提供AC能量，用于向DC母線10提供的DC 能量的逆變?？刂破?6被耦接到控制驅(qū)動(dòng)組件24,并且可用于激活控制驅(qū)動(dòng)組件24使得 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例運(yùn)行開關(guān)S1-S 613
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過實(shí)驗(yàn)確定感應(yīng)電機(jī)4的勵(lì)磁曲線。感應(yīng)電機(jī)4的兩相 (諸如相A和相B)用于確定勵(lì)磁曲線。同樣，還使用電壓逆變器16的相18,20。為了確定 勵(lì)磁曲線，基于感應(yīng)電機(jī)的相中的一個(gè)的動(dòng)態(tài)物理模型的等效電路可用于確定電機(jī)參數(shù)。 圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)電機(jī)的相的等效電路28。如以下將要說明的，在定子的 任意兩相（例如A和B)之間施加方波激勵(lì)，并且可從定子電流響應(yīng)曲線中提取有用的識(shí)別 信息。在定子任意兩相之間所施加的方波激勵(lì)下，電路模型等效于兩個(gè)T型穩(wěn)態(tài)等效電路 的串聯(lián)。電路28示出感應(yīng)電機(jī)4的兩個(gè)T型等效電路中的一個(gè)（諸如相B的T型電路）。 然而，感應(yīng)電機(jī)4的相B所確定的參數(shù)同樣用作感應(yīng)電機(jī)4的相A或相C的參數(shù)。
[0023] 在電路28中，電阻器札和L s。分別表示感應(yīng)電機(jī)4定子的電阻和泄漏電感。電阻 器艮和L "分別表示感應(yīng)電機(jī)4轉(zhuǎn)子的電阻和泄漏電感。參數(shù)L "表示感應(yīng)電機(jī)4的勵(lì)磁 電感，并且是用于由本發(fā)明的實(shí)施例所確定的勵(lì)磁曲線的參數(shù)。
[0024] 若需要，圖2所示的T型等效電路可轉(zhuǎn)換為圖3所示的反Γ型等效電路30。在正 常情況下，認(rèn)為定子和轉(zhuǎn)子的泄漏電感彼此相等。因此，在本文所描述的實(shí)施例中，通過L s。 =L" = L。指示定子和轉(zhuǎn)子的泄漏電感。圖2的T型等效電路與圖3的反Γ型等效電路 之間的參數(shù)關(guān)系如下：
[0025] L' s= σ (Lm+L0) (等式 I)
[0026]
[0027]
[0028] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于確定感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁曲線的技術(shù)32的流程圖。 在步驟34,通過本領(lǐng)域中諸如例如施加適當(dāng)高頻脈沖的已知方法確定或識(shí)別泄漏電感