自动电动机适配的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于确定异步电动机的电磁特性的机构。
【背景技术】
[0002] 图1是已知的电动机系统的高度示意性框图，总体上由参考标号1指示。电动机 系统1包括交流电源2、整流器4、直流链路电容器6、逆变器模块8、三相电动机10以及控 制器12。
[0003] 如本领域中众所周知的，整流器4将由交流电源2所提供的交流电功率转换为直 流链路电容器6处的直流电源。逆变器模块8包括多个切换元件（典型地是绝缘栅双极型 晶体管（IGBT))，这些切换元件用于将直流链路电容器6处的直流信号转换为被提供给电 动机10的每一相的三个交流信号。控制器12为逆变器模块8的这些切换元件中的每一个 提供切换指令。因此，控制器12能够精确地控制被提供给电动机10的这些信号中的每一 个的频率和相位。
[0004] 控制器12可以例如用于控制电动机10以便提供希望的速度和/或转矩。为了能 够进行准确控制，控制器12考虑电动机10的电磁特性是有必要的。
[0005] 一种方法是使用与电动机10相关的数据表信息。然而，即使在这种信息可用时， 对电动机10进行准确与高效的控制也经常是不够精确和准确的。
[0006] 使用数据表信息的一种替代方法是测量电动机自身的特性。例如，众所周知的是 使用控制器12来控制将信号注入到电动机10内，监测对那些信号的响应，并且基于那些响 应来估计电动机10的各种电阻和电感。
[0007] 在某些情况下，希望的是将大电流注入到电动机内，以减轻由逆变器所引起的非 线性或探索其他非线性（如磁饱和）。将大电流注入到电动机内可能造成显著的发热，并且 会对电动机和/或逆变器造成损害。进一步地，用于获得关于电动机10的特性的数据的某 些现有方法较慢。
[0008] 许多现有方法要求电动机10旋转以便确定电动机的电特性和磁特性。由于电动 机10被安装在系统内，这可能经常是不希望的。因此，有利的是在某些情况下使得能够在 电动机静止时获得这种数据。
[0009] 本发明寻求解决以上所概述的这些问题中的至少某些。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了一种确定异步电动机系统（例如，多相（如三相）异步电动机系统） 的电磁特性的方法，该方法包括向该电动机系统施加一个直流序列以及向该电动机系统施 加一个交流序列，其中，该直流序列包括向该电动机系统的一个第一相施加一个第一直流 序列以及向该电动机系统的一个第二相施加一个第二直流序列，并且该交流序列包括向该 电动机系统的一个第三和/或一个第四相（其分别可以是该第一和第二相）施加一个交流 序列，该第一和第二直流序列各自包括：设置用于施加到该电动机系统上的一个第一直流 电流电平，并且测量响应于该第一直流电流电平的所述设置而施加到该电动机系统上的电 流和/或电压；调整在该第一直流序列中所施加的直流电流电平，并且测量响应于所调整 的直流电流电平而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及重复该调整和测量步骤，直 到完成对应的直流序列。
[0011] 对于在这些直流序列中的一个直流序列期间所施加的每一个直流电流电平，可以 给予该电动机时间以在进行这些电压和/或电流测量之前稳定下来。例如，该方法可以进 一步包括对施加到该电动机上的电流进行监测以确定所施加的直流电流电平何时稳定下 来。替代地，可以使用简单的延迟。提供延迟比较容易实现，但是在已经稳定下来时进行测 量可能更准确并且更快速。
[0012] 在本发明的一种形式中，该交流序列包括向该电动机系统的该第三相（其与该第 一相是一样的）施加一个第一交流序列以及向该电动机系统的该第四相（其与该第二相 是一样的）施加一个第二交流序列，该第一和第二交流序列各自包括：设置一个第一直流 偏移电平；向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号，这些交流信号包括所设置 的直流偏移电平，并且测量响应于所施加的这些交流信号而施加到该电动机系统上的电流 和/或电压；调整该直流偏移电平，向该电动机系统的对应相施加包括所调整的直流偏移 电平的一个或多个交流信号，并且测量响应于所施加的信号而施加到该电动机上的电流和 /或电压；以及重复该调整和测量步骤，直到完成对应的交流序列。
[0013] 本发明还提供了一种确定异步电动机系统（如多相（例如三相）异步电动机系 统）的电磁特性的方法，该方法包括向该电动机系统施加一个直流序列以及向该电动机系 统施加一个交流序列，其中，该直流序列包括向该电动机系统的一个第一相施加一个第一 直流序列以及向该电动机系统的一个第一和/或一个第二相施加一个直流序列，并且该交 流序列包括向该电动机系统的一个第三相（其与该第一相是一样的）施加一个第一交流序 列以及向该电动机系统的一个第四相（其与该第二相是一样的）施加一个第二交流序列， 该第一和第二交流序列各自包括：设置一个第一直流偏移电平；向该电动机系统的对应相 施加一个或多个交流信号，这些交流信号包括所设置的直流偏移电平，并且测量响应于所 施加的这些交流信号而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；调整该直流偏移电平， 向该电动机系统的对应相施加包括所调整的直流偏移电平的一个或多个交流信号，并且测 量响应于所施加的信号而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及重复该调整和测量步 骤，直到完成对应的交流序列。
[0014] 向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号可以包括施加以下各项中的 一个或多个：一个高频信号（典型地用于估计瞬态电机电感一一可能具有为额定电机频率 的4-6倍的频率）、一个低频信号（典型地用于估计互感（磁化电感））以及一个转差频率 (典型地用于估计转子电阻）。
[0015] 在本发明的某些形式中，这些交流序列的这些直流偏移电平分散在该电动机系统 的这些相中，其方式为使得对于每一相来说总功率损耗大致相等。
[0016] 这些直流和交流序列可以被施加从而使该电动机系统内所产生的任何转矩最小 化（并且理想地不足以旋转该电动机系统的轴）。（有一种被称为剩磁的现象：定子铁芯是 软磁性材料，并且可以被轻微磁化。向电机施加电流引起剩磁，并且可以在电机内部造成产 生轻微转矩。这是不可避免的。）
[0017] 该直流序列进一步可以包括向该电动机系统的一个第五相施加一个第三直流序 列。
[0018] 该交流序列可以进一步包括向该电动机系统的一个第六相施加一个第三交流序 列。
[0019] 本发明可涉及使用从该直流序列的所述施加中所获得的数据来确定该电动机的 定子电阻和/或一个用于驱动该电动机的逆变器的非线性。
[0020] 在本发明的一种形式中，从该交流序列的所述施加中所获得的数据用于确定该电 动机的标称定子瞬态电感、磁化电感和/或转子电阻。然而，如在下面讨论的图3和图12 中所提到的，存在无限数量的等效电路，这些等效电路可以通过调整如何解析漏感而产生。 本发明可以标识感应电机的基本参数，而不管那些基本参数如何在等效电路中表示。
[0021] 该电动机系统的该第一和第二相可以选自：一个正U向量、一个负U向量、一个正 V向量、一个负V向量、一个正W向量以及一个负W向量。
[0022] 该电动机系统的该第三和第四相可以选自：一个正U向量、一个负U向量、一个正 V向量、一个负V向量、一个正W向量以及一个负W向量。
【附图说明】
[0023] 现在将参考以下示意图更详细地描述本发明，在附图中：
[0024] 图1是已知的电动机系统的框图；
[0025] 图2是根据本发明的一个方面的算法的流程图；
[0026] 图3是异步电动机的等效电路；
[0027] 图4是根据本发明的一个方面的直流序列的流程图；
[0028] 图5是三相异步电动机的向量图；
[0029] 图6是三相异步电动机的向量图；
[0030] 图7示出了图4的流程图的一部分的细节；
[0031] 图8是根据本发明的一个方面的系统的框图；
[0032] 图9示出了示例性直流序列的所施加电流的曲线图；
[0033] 图10示出了示例性直流序列的所测量电流和电压的曲线图；
[0034] 图11示出了示例性Ue曲线；
[0035] 图12是异步电动机的替代等效电路；
[0036] 图13是根据本发明的一个方面的交流序列的流程图；
[0037] 图14示出了示例