[发明专利]一种适用于轨道交通牵引电机参数在线辨识的方法

说明书

本发明属于电力电子与电力传动及新能源技术领域，涉及一种适用于轨道交通牵引电机参数在线辨识的方法。为了解决电机参数辨识不准确问题，进行相应的定子电阻、转子电阻、转子漏感和励磁电感参数在线补偿，并利用离线的单相交流试验和空载试验测得参数在线补偿所需补偿系数。利用电机温度在线补偿定、转子电阻。利用转差频率和电机温度在线补偿转子电阻和转子漏感。利用励磁电流在线补偿励磁电感。采用本发明所述方法获得电机参数，为矢量控制和直接转矩控制提供基础，解决了由于电机参数变化导致输出转矩不准确的问题，保证了电机系统稳定准确的动态响应。

技术领域

本发明属于电力电子与电力传动及新能源技术领域，涉及一种适用于轨道交通牵引电机参数在线辨识的方法。

背景技术

在现代电机变频调速技术中，矢量控制和直接转矩控制是两种主要的电机控制方法；不论是矢量控制中励磁电流与转矩电流的解耦；还是直接转矩控制中磁链的观测，都依赖于准确的电机参数。在电机实际运行的过程中，电阻温度变化导致电机电阻发生变化，集肤效应导致转子侧参数变化，磁饱和导致励磁电感变化。由于以上问题的存在，很难保证在动态过程中对电流解耦和观测磁链，从而影响电机系统的控制效果和运行性能。传统的辨识方法有空载试验和堵转试验，但是以上方法属于离线辨识方法，无法解决在线参数辨识的问题。针对参数辨识的问题，主要有两种电机参数辨识的方法：参数离线辨识和参数在线辨识。

1.参数离线辨识。在电动机运行之前，变频器执行一套用于检测电动机参数的自动程序，对电动机施加特定波形的激励，一般保持电动机处于静止状态，检测电动机的响应以辨识电动机的参数，并将变频器中的电机参数设置好，称为参数离线辨识。

2.参数在线辨识。由工况变化引起的电动机参数改变是缓慢的，因而对电动机的参数进行实时在线辨识，然后及时校准控制器中的电动机参数。

发明内容

本发明公开一种适用于轨道交通牵引电机参数在线辨识的方法，对定、转子电阻、转子漏感、励磁电感进行辨识。基于温度与电阻之间的线性关系，利用电机温度在线补偿定、转子电阻；基于集肤效应，利用转差频率和温度进一步补偿转子电阻和转子漏感；基于磁饱和效应，利用励磁电流在线补偿励磁电感，从而获得电机参数，为矢量控制和直接转矩控制提供基础，解决了由于电机参数变化导致输出转矩不准确的问题，保证了电机系统稳定准确的动态响应。具体技术方案如下：

一种适用于轨道交通牵引电机参数在线辨识的方法，包括以下步骤：

A、利用离线的单相交流试验获得不同转差频率f_slip、不同的电机转子温度情况下的离线交流转子电阻和离线交流转子漏感(注：此处“交流”表示考虑了集肤效应的转子侧阻抗；反之，“直流”表示未考虑集肤效应的转子侧阻抗)；

B、利用离线的空载实验获得不同励磁电流I_m下的离线励磁电感L_m，即磁饱和曲线；

C、基于定、转子电阻参数与电机温度之间的线性关系，利用电机温度对T₀温度下的定子电阻R_s0和初始直流转子电阻在线补偿，得到在线补偿后的定子电阻和补偿后的直流转子电阻

D、基于集肤效应导致交流转子电阻和转子漏感变化的特点，一方面利用不同转差频率f_slip和电机转子温度下的交流转子漏感变化系数k_lr在线补偿直流转子漏感得到补偿后的交流转子漏感另一方面在上述补偿后的直流转子电阻的基础上，进一步根据不同转差频率f_slip和电机转子温度下的交流转子电阻变化系数k_rr得到补偿后的交流转子电阻

E、基于磁饱和原理，利用励磁电流I_m在线补偿离线励磁电感L_m，得到补偿后的励磁电感

在上述技术方案的基础上，步骤A的具体步骤如下：