[发明专利]一种针对定子绕组偏差的交流电机坐标系修正方法有效

专利信息
申请号: 201810345998.7 申请日: 2018-04-18
公开(公告)号: CN108365791B 公开(公告)日: 2021-01-12
发明(设计)人: 安跃军;张志恒;张振厚;王光玉;孔祥玲;张军;薛丽萍;杨霞 申请(专利权)人: 沈阳工业大学
主分类号: H02K15/00 分类号: H02K15/00;H02P21/14
代理公司: 沈阳亚泰专利商标代理有限公司 21107 代理人: 邵明新
地址: 110870 辽宁省沈阳*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 针对 定子 绕组 偏差 交流 电机 坐标系 修正 方法
【说明书】:

一种针对定子绕组偏差的交流电机坐标系修正方法,其特点是通过对采集到的交流电机电气信号进行标准化处理,依据交流电机理想定子绕组坐标系和实际定子绕组坐标系的空间关系,计算出交流电机理想定子绕组坐标系和实际定子绕组坐标系间存在角度偏差,进而修正定子绕组存在偏差的交流电机实际坐标系。该方法不易受温度和工况的影响,修正结果可以为交流电机控制策略及控制系统的确定及设计提供参考,能够使得交流电机数学模型更加接近于实际的电机模型,基于此数学模型的控制算法、坐标变换及矢量变换更加准确,有益于提高控制效果并改善交流电机的性能,提高交流电机控制系统运行的稳定性与可靠性。

技术领域

本发明属于交流电机技术领域,尤其涉及一种针对定子绕组偏差的交流电机坐标系修正方法。

背景技术

随着电磁场理论及电机技术的发展,各类交流电机及交流电机控制策略不断的产生和发展。在进行科学研究及工程应用时,为了追求精度高、鲁棒性强和动态响应快的控制效果,首先需要建立交流电机的数学模型,进而由数学模型推导出控制算法,最后形成与交流电机自身机械特性、电气特性及特定工况相匹配的控制策略及控制系统。在建立交流电机数学模型的过程中,常需要进行必要的假设或简化,例如假设电机定子绕组严格对称、电机磁路为线性、气隙磁场呈现正弦分布,这些都属于理想化的假设。由于电机生产工艺的精度限制及电机振动的影响,定子绕组轴线不会严格对称,这就导致交流电机的定子绕组坐标系为非对称定子绕组坐标系,即理想定子绕组坐标系和实际定子绕组坐标系间存在角度偏差,以下简称“坐标轴角度偏差”。

随着交流电机矢量控制理论的完善,基于坐标变换、矢量变换的交流电机控制系统不断发展,并在实际工程取得了良好控制效果;但坐标变换及矢量变换的关键在于参考坐标系的选择与定转子角度的计算,已有研究证明了坐标轴角度偏差对矢量控制效果的影响。坐标轴角度偏差会引起交流电机空间电流矢量、空间基波磁动势矢量不再呈现理想形状,进而引起交流电机的电流、损耗、转速波动及转矩波动增大,影响交流电机实际的工作性能。在某些特殊的工况下,例如真空环境、高压高温环境中,交流电机的散热能力有限,如果存在坐标轴角度偏差,交流电机的损耗和发热量也会增加,进而频繁引发控制系统的过热保护,降低了系统在线运行时间及鲁棒性。

中国专利于2015年公开了一种“异步电机转子磁场定向角度修正系统及方法”(公布号为CN103326656A),该装置以异步电机d轴电压理论值为依据,采用积分调节器、极性判断单元及采样单元,计算转差修正增益及转差,从而对磁场定向的角度进行修正。该发明仅仅适用于异步电机,且直接对磁场定向的角度进行修正,无法适用于其他类型的交流电机或者未采用磁场定向的控制系统中,同时使用了纯积分器,而异步电机的参数易受到温度、工况的影响,因此参数改变或纯积分器引起的误差积累限制了该专利在工程中的应用。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷,提供一种针对定子绕组偏差的交流电机坐标系修正方法,其目的就在于针对现有交流电机控制策略及控制系统存在的上述技术问题,提供一种针对定子绕组偏差的交流电机坐标系修正方法,以确定坐标轴角度偏差,进而为现有交流电机控制策略及控制系统的确定及设计提供参考,克服坐标轴角度偏差对交流电机工作性能、节能效果、控制精度及控制效果的影响。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案,包括针对定子绕组存在偏差的交流电机坐标系修正流程和交流电机坐标轴角度偏差计算流程,利用装置或工作台对定子绕组存在偏差的交流电机进行稳固固定和预处理,使交流电机的运动部分具备一定磁性且按一定约束条件与交流电机定子绕组存在相对运动,交流电机各相定子绕组基于这种相对运动,会产生与交流电机运动部分的运动特性、空间关系有对应关系的电气信号,将电气信号进行采样、前值滤波及锁相、电信号标准化处理,依据交流电机理想定子绕组坐标系和实际定子绕组坐标系的空间位置关系,计算坐标轴角度偏差并修正定子绕组存在偏差的交流电机坐标系。

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