[发明专利]一种用级联型高压变频器离线辨识电机参数的方法

说明书

本发明公开了一种用级联型高压变频器离线辨识电机参数的方法，该高压变频器的每相桥臂由n个功率单元串联组成，其中，n为大于等于3的整数；所述的用高压变频器离线辨识电机参数的方法包括向所述电机施加直流信号或交流信号的步骤，其中，在向电机施加直流信号或交流信号之前，将每相桥臂的n个功率单元中的至少一个功率单元旁路。本发明能有效地减小功率器件非线性所引起的误差，提高电机参数的辨识精度。

技术领域

本发明涉及一种用级联型高压变频器辨识电机参数的方法。

背景技术

电机参数的离线辨识主要是通过变频器往电机绕组中注入直流信号或交流信号，并通过变频器采样电机电流和变频器输出电压信号，进行相应的运算处理来获得电机的模型参数。这些电机参数包括电机定子电阻、电机电感值、电机转子电阻、定子转子间的互感等。

对电机定子电阻的辨识通常采用直流伏安法测得，通过电流控制技术，在电机任意两相绕组之间通以低压直流电，同时保持第3相电流为0。图1示出了低压变频器的电压型PWM逆变器与异步电机IM的连接示意图。如图1所示，通过电流闭环控制分别朝AB、AC和BC相中的任意两相注入直流电流，并保持另外一相电流为0。此时，电机内部不会产生旋转磁场，电机将处于静止状态。根据电机电流和变频器的输出电压，可计算得到电机相电阻为：

式中，U_T、I_T分别为测量绕组上的直流电压和绕组中通过的直流电流。

由于采用PWM调制方式，变频器的输出电压为一串占空比变化的电压脉冲。其输出电压一般不通过传感器检测，而是通过三相占空比和母线电压重构得到。由于变频器的逆变器的开关器件的非线性，加在电机绕组两端的实际电压值与逆变器的理论输出电压值存在误差。图2示出了在1个PWM周期内的变频器的实际输出电压波形和理论输出电压波形。图中，U_ab为电机A相和B相绕组间电压；Ts为1个PWM周期。根据图2可知，电机绕组两端的实际电压U_real为

U_real＝(U_dc-2U_I)D′-(U_I+U_D)(1-D′) (2)

式中：U_dc为直流母线电压；U_I为构成逆变器的开关器件的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)的饱和导通压降；U_D为反并联二极管导通压降；D′为实际占空比，如果PWM脉宽给定值为t，则D′＝(t+t_{d_off}-t_{d_on})/T_s，t_{d_on}为IGBT导通延迟时间，t_{d_off}为IGBT关断延迟时间。

对电机电感值的辨识一般采用注入交流电流(或电压)的方式，例如在异步电机漏感辨识中，可以直接在电机定子绕组两端注入正弦电流，使得ωL_mR_s，ω为注入角频率，L_m为互感，R_r为转子电阻。

根据图3所示的异步电机T型等效电路，当ωL_mR_r时，励磁支路可忽略。此时电机输入阻抗为

其中R_s为定子电阻，R_r为转子电阻，L_1σ为漏感。

死区效应对于电压虚部的影响可以忽略，漏感可直接根据下式计算得到

L_1σ＝U_Im/(ωI_A) (4)