[发明专利]基于定子电阻观测器的电动机动/稳态阶段参数辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无速度传感器的感应电动机参数在线辨识技术，尤其涉及一种基于定子电阻观测器的电动机动/稳态阶段参数辨识方法。

背景技术

在感应电动机无速度传感器矢量控制系统中，由于模型参考自适应方法（也叫MRAS方法）原理简单，易于实现且稳定性好，在无速度传感器交流调速系统中得到了广泛应用。

在基于MRAS方法的无速度传感器矢量控制系统中，电动机参数的识别可分为动态阶段和稳态阶段两个部分。许多在线估计电动机参数的方法，本身就显式或隐含地要求电动机处于动态过程中。在实际运行中，电动机磁通通常是长时间处于稳态运行的，而获取稳态阶段的电动机参数较为困难。如参考文献：凌强，徐文立等“关于感应电机转速观测和转子电阻辨识的研究”，[J].中国电动机工程学报，2001，21(9)：61，该文献说明了当电动机处于稳态时，转子转速与转子电阻存在着耦合，转子转速观测与转子电阻辨识无法同时进行。采用转速辨识的同时辨识转子电阻，事实上都是基于“电动机运行处于动态阶段中”这个条件，尽管有时没有被显式地指出。

之所以获取稳态阶段的电动机参数较为困难，主要有以下原因：当电动机工作于稳态阶段时，速度推算误差和转子电阻推算误差处于耦合状态，故不能进行独立的控制。如冯垛生教授的专著《无速度传感器矢量控制原理与实践》（第2版，机械工业出版社）在P184~189中采用了“注入电流法”。该方法通常在两相旋转坐标系的励磁电流上叠加低频交流分量，以满足“充分激励”的条件。所叠加的交流成分，其幅值一般取额定电流的50%，频率为1～3Hz。这样，就可解除稳态下转速与转子电阻推算的耦合状态，在转速估算的同时在线辨识转子电阻。但采用上述方法存在着如下两个方面的问题：如果电动机的运行频率与注入电流频率（1～3Hz）相同或很接近，不仅不能满足“充分激励”条件，反而会因为注入电流脉动分量，将带来更多的转矩脉动。因此，在“运行频率与注入电流频率相同或很接近”的情况下，该方法是不能使用的；即使是该方法能够解决“运行频率与注入电流频率相同或很接近”的问题，由于需要增加相应的注入电流设备，既增加了故障源，也使工业应用本身结构变复杂，不易实现。

其次，在采用MRAS方法辨识转子转速和转子电阻时，存在辨识精度方面的问题：当电动机工作于低速条件下时，对其转子转速和转子电阻的辨识是一个难点，也是当前的一个研究热点。电动机低速运行时，转速估计的精确度对电动机内部的模型参数误差相当敏感，在MRAS方法中，参考模型通常采用电压模型作为标准模型，而电压模型中含有定子电阻，在运行过程中，电动机温度、频率的变化将使电压模型中的定子电阻也随之变化，这样就会给电压模型带来误差，特别是低速和接近于零速的情况下，测量误差甚至会淹没反电动势，将造成转速和暂态时的转子电阻估计精度大大降低，使电动机在低速时的运行性能恶化。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种基于定子电阻观测器的电动机动/稳态阶段参数的辨识方法。下面针对电动机动态阶段和稳态阶段两种情况下的参数辨识过程进行介绍：

首先，针对电动机的动态阶段的参数辨识，本发明提出了一种基于定子电阻观测器的电动机动态阶段参数辨识方法。它与现有技术的共同点是仍然采用常规的MRAS方法来对参数进行识别，即该方法仍然包括以下的基本步骤：1）确定转速参考模型、电阻参考模型、转速调节模型和电阻调节模型；2）采用P I自适应律对电动机动态阶段的转子转速和转子电阻进行识别；3）根据识别出的转子转速和转子电阻对电动机进行控制，同时将识别出的转子转速和转子电阻作为对应的转速调节模型和电阻调节模型的修正参数，对转速调节模型和电阻调节模型进行修正。

该方法与现有技术的不同点在于：在步骤1）、2）、3）运行的同时，采用定子电阻T-S模糊观测器获取定子电阻实测值，根据定子电阻实测值对转速参考模型和电阻参考模型进行动态修正。具体方法为：

对转子转速进行识别时，步骤2）采用如下公式得出转子转速：

对转子电阻进行识别时，步骤2）采用如下公式得出转子电阻：