[发明专利]基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统及方法。

背景技术

在异步电机的转子磁场定向控制中，若要实现转矩电流和励磁电流的正确分解，必须得到准确的转子时间常数。通过离线辨识可以准确测量到电机的电感和转子电阻，从而计算得到高精度的转子时间常数。

现有的异步机转子磁场定向控制方案中，通过离线辨识方式，可高精度地测量得到电机的转子电感Lr和转子电阻Rr。然后利用公式（1），计算得到转子时间常数Tr，并通过已知的转子时间常数Tr和控制采用的转矩电流指令Iq*和励磁电流指令Id*，利用公式（2）进行转差Wsl的计算，从而实现异步机的转子磁场定向控制。

Tr=Lr/Rr   （1）

Wsl=Iq*/(Id*×Tr)   （2）

然而在实际应用中，异步电机拖动负载运行时电机自身会产生热量，引起电机转子电阻温度升高，使得电机转子电阻发生变化。这种情况下如不对电机转子时间常数进行在线校正，转差Wsl频率计算结果与理论值将存在偏差。此时，转矩电流和励磁电流将不能得到正确分解，直接影响异步机转矩控制的精度，同时带来了异步电机的弱磁区电压容易饱和等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述异步电机由于电阻升温变化而导致转差偏差，并影响转矩控制精度的问题，提供一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，包括采样单元、磁场角度计算单元、第一电流转换单元、第二电流转换单元、控制量计算单元以及时间常数计算单元，其中：所述采样单元，用于采样异步电机输出端的三相电压及三相电流；所述磁场角度计算单元，用于根据采样的三相电压及三相电流计算估计磁场角度；所述第一电流转换单元，用于使用所述估计磁场角度对采样的三相电流进行电流转换，获得实际励磁电流和实际转矩电流；所述第二电流转换单元，用于使用控制角度对采样的三相电流进行电流转换，获得控制励磁电流和控制转矩电流；所述控制量计算单元，用于根据实际励磁电流、实际转矩电流、控制励磁电流和控制转矩电流计算控制量；所述时间常数计算单元，用于对控制量进行积分计算获得时间常数增益系数，并使用所述时间常数增益系数计算并更新转子时间常数。

在本发明所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统中，所述磁场角度计算单元通过以下公式计算估计磁场角度δ：

其中为转子磁通在α、β轴分量，U_sα、U_sβ为定子电压在α、β轴分量，i_sα、i_sβ为定子电流在α、β轴分量，Lr为转子电感，Ls为定子电感、Lm为互感、Rs为定子电阻，σLs为漏感。

在本发明所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统中，所述第一电流转换单元通过以下公式计算实际励磁电流Id^和实际转矩电流Iq^：

Id^=cosδ*i_sα+sinδ*i_sβ，

Iq^=cosδ*i_sβ+sinδ*i_sα，

所述第二电流转换单元通过以下公式计算控制励磁电流Id和控制转矩电流Iq：

Id=cosθ*i_sα+sinθ*i_sβ，

Iq=cosθ*i_sβ+sinθ*i_sα，

其中θ为间接磁通定向控制的同步角度。

在本发明所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统中，所述控制量计算单元通过以下表达式计算控制量：Iq^×Id–Iq×Id^。

在本发明所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统中，所述控制量计算单元包括第一判断子单元，用于判断实际转矩电流Iq^是否大于等于零；所述控制量计算单元在实际转矩电流Iq^大于等于零时将Iq^×Id–Iq×Id^作为控制量，否则将Iq×Id^–Iq^×Id作为控制量。

本发明还提供一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识方法，包括以下步骤：

（a）采样异步电机输出端的三相电压及三相电流，并根据采样的三相电压及三相电流计算估计磁场角度；