[发明专利]异步电机转动惯量辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术，更具体地说，涉及一种在矢量控制或直接转矩控制的变频调速系统中获得异步电机转动惯量参数的方法。

背景技术

异步电机的矢量控制在传动领域得到了很广泛的应用，其控制思路是将异步电机的定子电流分解为励磁电流分量和转矩电流分量两部分，仿照直流电动机的控制思路，通过控制定子电流的励磁电流分量来控制电动机的磁通和通过控制定子电流的转矩电流分量来控制输出转矩。

图1是应用最广泛的速度矢量控制系统结构图。图1中定子电流的转矩分量指令和励磁电流分量指令都是同步旋转坐标系中的电流值，转矩电流分量指令I_t^*是速度调节器的输出，而励磁电流分量指令与电机的空载电流以及弱磁控制有关。转矩电流和励磁电流的调节是在同步旋转坐标系中进行的，两个电流调节器的输出即为定子电压矢量在同步旋转坐标系中两个坐标轴上的分量。电流调节器输出的两个电压指令分量经坐标变换后得到三相电压指令的瞬时值，这三个电压瞬时值就是脉冲宽度调制(PWM)逆变器的输入指令。另一方面，检测的三相电流值经过坐标变换得到电流在同步旋转坐标系中的两个电流反馈分量，这两个电流分量作为电流闭环控制的反馈。另外，根据转矩电流分量计算出滑差角频率，加上反馈的电机转速，得到额定同步旋转角频率，积分得到同步旋转坐标系的旋转角度，用于三相静止坐标系到同步旋转坐标系的坐标变换中。

图2是转矩矢量控制系统结构图。转矩矢量控制区别于速度矢量控制的关键在于：速度矢量控制控制的目标是转速，所以它的转矩电流分量指令I_t^*是通过速度闭环，由速度调节器计算而来的，如图1所示；而转矩矢量控制是直接对转矩进行控制，故其转矩电流分量指令I_t^*是直接给定的，如图2所示。

电机的转动惯量是与电机的动态过程相关的参数，其辩识方法中还不成熟。有些方法通过控制电机速度突变，利用电机运动方程辩识转动惯量，但电机速度突变的过程电流很大，容易产生过流故障，所以这种方法很难在工程上实用，还有的方法由于辩识的精度不高也难以实用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种简单实用且高精度的异步电机转动惯量辩识方法。

本发明的异步电机转动惯量辩识方法包括以下步骤：

采用转矩矢量控制方法，控制电机以恒定角加速度从角速度ω₁空载运行到角速度ω₂，记录运行时间Δt；

采用速度矢量控制方法，控制电机在恒定角速度ω₃下空载稳速运行，测量摩擦转矩值；

根据所测得的运行时间Δt和摩擦转矩T₀计算出电机的转动惯量J。

本发明提供的转动惯量辩识方法辩识参数精度高，可大大提高矢量控制的性能。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是一种广泛应用的异步电机速度矢量控制系统结构图；

图2是异步电机转矩矢量控制系统结构图。

具体实施方式

本发明方法利用矢量控制中转矩电流分量易于控制、从而易于控制转矩的特点，使用转矩矢量控制方法控制电机以恒定角加速度运行，从而辩识出电机的转动惯量参数；在计算转动惯量时，需要知道电机摩擦转矩，本发明利用速度矢量控制中转矩易于计算的特点，在速度矢量控制下，控制电机在一定角速度下空载运行，可方便求出此时的转矩，即摩擦转矩。

1、辩识原理