[发明专利]一种感应电机参数在线辨识及补偿的方法

说明书

本发明公开一种感应电机参数在线辨识及补偿的方法，包括如下步骤：一、可调模型输入为实测定子电流、定子电压和转速，输出为两相静止坐标系定子电流计算值。可调模型包括磁链观测子模块(用于计算转子磁链)和定子电压电流子模块(用于计算定子电流)。二、将电流偏差由交流量转化为合成矢量的幅值和相角，不引入参数补偿时，参考模型(实际电机)参数变化引起的幅值和相角偏差量为直流量。三、采用PI控制器实现转子电阻和互感的辨识及补偿，利用电流幅值偏差补偿互感，利用相角偏差补偿转子电阻。该方法可以对未知的感应电机转子电阻和互感进行辨识；也可以对受外界因素影响而变化的转子电阻和互感进行补偿。可用于优化感应电机矢量控制精度。

技术领域

本发明涉及交流感应电机控制技术领域,属于一种感应电机参数在线辨识及补偿的方法。

背景技术

感应电机的参数在线辨识是电机控制领域的重点和难点问题。在矢量控制系统中，参数辨识的准确性直接影响电机控制性能的好坏，具体体现在转矩计算、磁链观测、无速度传感器中速度的观测，控制系统的稳定性以及涉及模型参数的任何算法中。其中涉及的参数——转子电阻和互感对于磁链和电磁转矩的观测有一定的影响，因而是参数辨识的重要对象。

感应电机参数的获得分为在线辨识和离线辨识两种方法，离线辨识可以确定在特定工况下的参数，并且可以通过采用一定的方法获得，例如：定子电阻可以通过万用表进行测量。由于感应电机运行于不同工况，当环境温度变化较大时，感应电机的参数会表现出时变性。例如感应电机的定子和转子电阻，会受温度变化和集肤效应的影响而发生变化，互感在电机运行速度不同时也会发生变化。

基于以上原因，很多在线的参数辨识方法被提出，其中模型参考自适应(MRAS)方法取得了很大的发展。MARS的基本原理是，以含有待估计参数的数学方程构建可调模型，以实际的电机系统为参考模型，利用一定方法来更新可调模型的参数，使得可调模型与参考模型之间的误差趋于零。但是由于感应电机的动态数学模型，不论是静止坐标系下的还是旋转坐标系下的，都较为复杂，因此使用该方法时会产生很大的计算量，本发明中对此采用了一定的方法，相对减小了系统的计算量。

感应电机的动态数学模型经常被用来进行参数辨识，其中基于旋转坐标系(d-q)的动态模型，由于其电流的计算涉及电机参数，会造成一定误差；而基于静止坐标系(α-β)的动态数学模型，由于其电流的计算不涉及电机参数，因此准确性更高。但是由于静止坐标系中的电流为正弦交流量，不利于进行参数辨识与补偿，因此本发明中对其进行了适当的变换，使参考模型与可调模型在不引入参数补偿时，参数变化引起的电流偏差为直流量，进而简化补偿方法。

发明内容

本发明技术解决的问题：提出一种感应电机参数辨识方法，该方法可以在感应电机转子电阻和互感未知的条件下，对其进行辨识；当参数受温度、工况等外界因素的影响发生改变时，对转子电阻和互感进行补偿，改善感应电机矢量控制系统中由于参数变化造成的转矩和磁链观测效果下降的情况。该方法在计算过程中部分采用矢量控制系统中原有的模块，减小了以往参考模型方法的计算量；可调模型的输入采用可以直接测量的定子电流、定子电压和转速，可调模型与参考模型输出的偏差只受参数的影响，因此取得了较好的辨识效果；将偏差由交流的电流转化为合成电流矢量的幅值和相角两部分，使参考模型与可调模型在不引入参数补偿时，参考模型中参数变化引起的幅值和相角偏差为直流量，使采用PI控制器进行反馈补偿成为可能，而PI控制器本身的便利性和实用性也是本发明的优点。

一种感应电机参数在线辨识及补偿的方法，包含以下步骤：

步骤一

实时地通过电流传感器、电压传感器和转速传感器，分别采集感应电机中的相电流、相电压值以及转子的旋转速度，通过CLARK变换得到定子电流和定子电压在静止坐标系(α-β)中的值，并将其与转速一起保存到相应变量中，作为辨识系统需要的有效信息；

步骤二