[发明专利]异步电机转速估算系统及估算方法

权利要求书

1.一种异步电机转速估算系统，其特征在于：包括用于为定子注入高频电压的高频电压注入单元、定子电流测量单元及处理器；所述定子电流测量单元包括两个定子电流传感器，分别用于测量定子两相电流；所述处理器包括：

数据采集单元：用以采集定子电流传感器测量的定子电流值；

定子电流换算单元：用以将数据采集单元采集的定子电流值换算成两相静止坐标系下的定子电流，并将换算获得的两相静止坐标系下的定子电流换算为同步旋转坐标系下的定子电流；

带通滤波单元：用于对定子电流换算单元换算后的两相静止坐标系下的定子电流值进行带通滤波；

同步轴系高通滤波单元：用以对带通滤波后的电流值进行同步轴系高通滤波；

外差计算单元：用以对同步轴系高通滤波后的电流值进行外差计算；

负载转矩计算单元：用以根据外差计算单元计算得的外差值计算电机负载转矩；

电磁转矩计算单元：用以计算电机的电磁转矩；

转速计算单元：用以根据电机的负载转矩和电机的电磁转矩计算电机的转速。

2.如权利要求1所述的异步电机转速估算系统，其特征在于：所述处理器进一步包括相位补偿单元，用以对高通滤波后的电流值进行相位补偿；所述外差计算单元获取相位补偿单元处理后的数据。

3.异步电机转速估算方法，其特征在于：包括以下步骤：

为电机定子注入高频电压；

测量异步电机任意两相的定子电流I_a和I_b；

将含有高频成分的定子电流换算成两相静止坐标系下的定子电流，并进一步转换成两相同步坐标系下的定子电流；

对换算后的两相静止坐标系下的定子电流进行带通滤波；

对进行带通滤波后的电流进行同步轴系高通滤波，获得高频电流的负序分量；

对高频电流负序分量进行外差计算；

基于高频电流负序分量外差计算电机负载转矩；

计算电机的电磁转矩；

根据电机的负载转矩和电机的电磁转矩计算电机转子机械转速。

4.如权利要求3所述的异步电机转速估算方法，其特征在于：所述估算方法进一步包括以下步骤：对进行同步轴系高通滤波后的电流进行相位补偿；所述相位补偿的方法为：通过同步轴系高通滤波单元的波特图确定高频频率点的相位滞后，根据滞后的相位进行向量补偿。

5.如权利要求4所述的异步电机转速估算方法，其特征在于：将测量的定子电流换算为两相静止坐标系下定子电流的方法为：

上式中，I_alpha为两相静止坐标系下的α轴定子电流；I_beta为两相静止坐标系下的β轴定子电流，I_alpha、I_beta含有基频成分和高频成分；

将测量的定子电流换算为同步旋转坐标系下定子电流的方法为：

上式中，θ_r为转子电角度，I_d为两相静止坐标系下定子电流I_alpha对应的旋转坐标系下的定子电流，I_q为两相静止坐标系下定子电流I_beta对应的旋转坐标系下的定子电流。

6.如权利要求5所述的异步电机转速估算方法，其特征在于：所述相位补偿的方法为，通过同步轴系高通滤波单元的波特图确定高频频率点的相位滞后，并通过下式进行相位补偿：

上式中，θ′即为通过波特图确定的滞后相位角，I_{αlpha_SHPF}和I_{beta_SHPF}为两相静止坐标系下的高频电流负序分量；I′_{αlpha_SHPF}和I′_{beta_SHPF}为经过相位补偿后，得到的两相静止坐标系下的高频电流负序分量。