[发明专利]一种异步电机矢量控制转子绕组温度在线监测方法

说明书

本发明涉及一种异步电机矢量控制转子绕组温度在线监测方法，包括步骤：1)根据d‑q同步旋转坐标下的电流和电压信号，基于负载角补偿校正进行转子磁场准确定向；2)在转子磁场准确定向，转差频率得到校正补偿的基础上，对转子时间常数进行估算；3)在电机初次启动达到转速稳定的较短时间内，估算转子时间常数值，并获取电机冷却介质检测温度；4)在电机正常工作过程中，估算当前转子时间常数值，并获取对应此时的电机冷却介质检测温度，对转子绕组温度进行实时估测；5)求取转子绕组的温升。与现有技术相比，本发明具有转子磁场定向准确、鲁棒性好，便捷实现转子绕组温度监测，不受硬件设备自身特性以及工作环境的电磁干扰等影响的优点。

技术领域

本发明涉及异步电机监测技术领域，尤其是涉及一种异步电机矢量控制转子绕组温度在线监测方法。

背景技术

异步电机变频调速转子磁场定向矢量控制可以将异步电机固有的非线性机械特性改造成与直流电机相似的线性机械特性，而且电流与磁链之间完全解耦，具备了达到直流电机调速控制优良性能的基本条件。因而转子磁场定向是异步电机矢量控制中最值得深入研究和完善的控制技术。但是在转子磁场定向矢量控制技术的几十年发展历程中，由于受到电机转子电阻Rr和时间常数Tr随运行状态与温度不同而大幅度变化的影响，使转子磁场定向难以准确，成为阻碍高性能变频调速技术发展一直悬而未决的难题。现有技术研究解决这个问题的方法和途径主要有两类：

1、采用各种不同方法建立转子磁链的数学模型，对转子磁链进行反馈闭环控制。再用非常复杂的参数辨识算法(模糊逻辑算法、神经网络算法、蚁群算法、遗传算法……等等，这些算法还远不成熟)，对模型中的转子电阻Rr和时间常数Tr进行离线或在线辨识修正。这类方法显而易见的缺点是大大增加了控制系统的复杂性，甚至有可能对控制系统的稳定性，可靠性，快速性和准确性带来严重的负面效果。

2、采用各种不同的磁通观测技术，诸如全阶状态观测器、滑模观测器、卡尔曼滤波器、模型参考观测器……等等，都还存在各种各样的问题，目前还处于研究实验阶段，实际用于交流电机的磁通准确观测还有较大距离。

转子绕组的温度监测对电机的安全运行非常重要，测量方法分为直接测量法和间接测量法。由于电机运行时转子处于高速旋转，采用转子线圈内埋入传感元件的直接测温法在工艺实现上很困难，且给电机的安全稳定运行带来隐患。有学者提出基于红外热敏器件的非接触式测温和基于GaAs晶体温敏元件的光测量技术等方法，但此类技术受限于传感器自身特性以及工作环境的电磁干扰等因素，因此，大多还处在试验研究阶段，并未在电机转子测温领域成熟应用。目前大多采用间接估测法，又分为模型损耗估测法和绕组电阻随温度变化估测法。模型损耗计算法所依赖等效热源的分布与计算方法还处于研究探索阶段。绕组电阻随温度变化估测法需要对转子绕组的电阻进行实时在线准确辨识检测，其方法如前所述仍然处于探索研究之中。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种异步电机矢量控制转子绕组温度在线监测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种异步电机矢量控制转子绕组温度在线监测方法，包括如下步骤：

步骤1、根据d-q同步旋转坐标下的电流和电压信号，基于负载角补偿校正进行转子磁场准确定向；具体内容为：

由d-q同步旋转坐标下的电流和电压信号，构造出一种既不含定子电阻R_s也不含转子电阻R_r的负载角θ的参考模型：

其中：

σ为电机的漏磁系数，其计算式为：