[发明专利]一种直线同步电机参数的测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种直线同步电机参数的测量方法及系统，与现有技术的参数测量方法相比，本申请利用直线同步电机的使用现场已有的矢量控制系统，两次调整其给定定子d轴电流，并对应获取PI控制器两次输出的电压。考虑到矢量控制系统中某些电力电子器件的非线性，为了消除非线性影响，本申请利用两次输出电压的差值进行电阻测量，从而计算出定子电阻。可见，本申请利用使用现场已有的矢量控制系统，无需设置额外的测量设备，节省了测量成本且容易实施；而且，本申请对定子d轴注入电流，对定子q轴未注入电流，从而将电机动子固定在d轴位置，应用性较强。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种直线同步电机参数的测量方法及系统。

背景技术

目前，由于直线同步电机具有噪音低、效率高、响应快等优点，使其在各领域得到广泛应用。一般，在直线同步电机的使用现场，还包括与直线同步电机配套的控制系统。请参照图1、图2及图3，图1为现有技术中的一种直线同步电机定子的矢量控制系统的结构示意图，图2为现有技术中的一种直线同步电机动子的闭环控制系统的结构示意图，图3为现有技术中的一种逆变器与电机定子的连接电路图。

定子的矢量控制系统的控制过程包括：1)将定子输入的三相交流电流i_a、i_b、i_c按照坐标变换公式变换为两个直流电流，分别是定子d轴电流i_d及定子q轴电流i_q；2)将定子的给定定子d轴电流及给定定子q轴电流与i_d、i_q对应作差，并将两个差值对应经两个PI(proportion-integral，比例积分)控制器调节分别输出电压；3)逆变器包括斩波装置、中间电容及开关，将两个PI控制器输出的电压经空间矢量调制算法调制后控制逆变器中开关的开通状态，以便于逆变器调整输出至定子三相绕组a、b、c的三相交流电。动子的闭环控制系统的控制过程包括：1)将动子的给定动子电流与动子电流i_f作差，并将差值经PID(proportion-integral-derivative，比例积分微分)控制器调节输出电压；2)将PID控制器输出的电压依次经载波调制算法调制和励磁装置调控，以实现动子的输入电量的调整。

对于直线同步电机来说，控制系统控制其稳定运行至关重要，而直线同步电机的控制离不开电机参数的测量。现有技术中，有两种常用的测量电机参数的方法，第一种，使用现场设置额外的测量设备对电机参数进行测量，比如设置用于测量定子电阻的电阻测量设备，但是，该方法的测量成本较高且不易实施；第二种，借鉴旋转电机的参数测量方法，即在旋转电机旋转的过程中测得电机参数，但是，直线同步电机的动子做直线运动，需要运行很长距离才能测得电机参数，在某些实际应用中无法实施。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种直线同步电机参数的测量方法及系统，利用使用现场已有的矢量控制系统，无需设置额外的测量设备，节省了测量成本且容易实施；而且，本申请对定子d轴注入电流，对定子q轴未注入电流，从而将电机动子固定在d轴位置，应用性较强。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直线同步电机参数的测量方法，包括：

根据直线同步电机在dq坐标轴下的电机模型，确定所述直线同步电机在其定子d轴注入电流、定子q轴未注入电流的稳态情况下的定子d轴电压u_d＝R_si_d，其中，u_d为定子d轴电压，R_s为定子电阻，i_d为定子d轴电流；

将定子的矢量控制系统中的给定定子d轴电流进行两次不同的调整、给定定子q轴电流置零，以对所述定子d轴两次注入不同的电流及所述定子q轴未注入电流，并对应获取所述矢量控制系统中d轴的比例微分PI控制器两次输出的电压；