[发明专利]基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及到基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法。

背景技术

感应电机具有结构简单，成本较低等优点，且随着交流调速理论和电力电子器件的不断发展，基于磁场定向矢量控制技术的感应电机调速系统得到越来越广泛的应用。但是异步电机矢量控制系统的电流PI参数整定需要知道被控电机的参数，同时磁场定向的准确性依赖电机参数，因此需要对异步电机进行参数辨识。电机参数辨识分为离线和在线两类，异步电机离线辨识参数一般包括定、转子电阻，定、转子漏感，励磁电感五个参数。异步电机定子电阻可通过直流实验进行数据线性拟合得到，励磁电感则可以通过恒压频比控制电机旋转进行辨识，或者在电机静止状态下向异步电机注入直流并叠加幅值较小的交流来实现辨识。

针对异步电机转子电阻离线辨识，题为“感应电动机参数离线辨识方法实验研究”(王高林，商振，于泳，徐殿国，微电机，2009年第42卷第6期4-7页)的文章，提出在电机绕组端施加单相正弦电压，以参考电压过零点为基准对电机电流进行快速傅立叶变换分析，但是该方法属于电流开环控制，施加电压需要一个逐渐增大的过程且该电压值选取不合适可能造成电机电流过大，损害电机。

题为“异步电机参数离线辨识改进算法”(贺艳晖，王跃，王兆安，电工技术学报，2011年第26卷第6期73-80页)的文章和题为“基于自适应补偿的异步电机静止参数辨识方法”(陈伟，于泳，徐殿国，徐壮，中国电机工程学报，2012年第32卷第6期156-162页)的文章，分别提出采用比例-积分调节器的单相电流闭环控制，待电流稳定后以给定电流相位过零点为基准，对电压进行快速傅立叶变换(FFT)求解转子电阻，但是这两个方案都将电压FFT变换的零点选择为给定电流的过零点，并未考虑给定电流和电机真实反馈电流之间的误差，这使得转子电阻辨识结果依赖于电机电流跟踪精度。

综上所述，现有的技术主要存在如下的不足：

1、在电流开环控制下，施加电压需要一个逐渐增大的过程且该电压值选取不合适可能造成电机电流过大，损害电机；

2、在单相电流闭环控制的基础上，以给定电流过零点为基准对电机电压进行快速傅立叶变换分析的方法依赖于电机电流跟踪精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有异步电机转子电阻离线辨识方法中存在的辨识精度欠佳的问题，提供一种基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法。

本发明主要是通过以下技术方案实现：

一种基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法，包括异步电机电流信号的采样，其步骤如下：

步骤1：根据幅值为I_ref1、角频率为ω的异步电机A相电流参考值I^*和采样得到的异步电机A相电流I_mα1，经过电流控制器得到两相静止坐标系下的α轴电压U_mα1；

步骤2：根据步骤1中得到的异步电机A相电流I_mα1和α轴电压U_mα1，分别经过锁相环模块得到滤波后的α轴电流I_α1以及与滤波后的α轴电流I_α1正交的β轴电流I_β1，滤波后的α轴电压U_α1以及与滤波后的α轴电压U_α1正交的β轴电压U_β1；

步骤3：根据步骤2中得到的α轴电流I_α1、β轴电流I_β1和步骤2中得到的α轴电压U_α1、β轴电压U_β1，分别经过电流峰值计算模块、有功功率计算模块得到异步电机A相电流峰值I₁、有功功率P₁；

步骤4：保持异步电机A相电流参考值I^*的角频率ω不变，改变异步电机A相电流参考值I^*的幅值为I_ref2，重复步骤1至步骤3，得到对应的异步电机A相电流峰值I₂、有功功率P₂；

步骤5：根据步骤3得到的电流峰值I₁、有功功率P₁和步骤4得到的电流峰值I₂、有功功率P₂，经过转子电阻计算方程得到转子电阻R_r。

优选的，步骤1中所述的电流控制器为比例-积分(PI)控制器，表达式为：