基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制领域，具体涉及到基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线 辨识方法。
【背景技术】
[0002] 感应电机具有结构简单，成本较低等优点，且随着交流调速理论和电力电子器件 的不断发展，基于磁场定向矢量控制技术的感应电机调速系统得到越来越广泛的应用。但 是异步电机矢量控制系统的电流PI参数整定需要知道被控电机的参数，同时磁场定向的 准确性依赖电机参数，因此需要对异步电机进行参数辨识。电机参数辨识分为离线和在线 两类，异步电机离线辨识参数一般包括定、转子电阻，定、转子漏感，励磁电感五个参数。异 步电机定子电阻可通过直流实验进行数据线性拟合得到，励磁电感则可以通过恒压频比控 制电机旋转进行辨识，或者在电机静止状态下向异步电机注入直流并叠加幅值较小的交流 来实现辨识。
[0003] 针对异步电机转子电阻离线辨识，题为"感应电动机参数离线辨识方法实验研 究"（王高林，商振，于泳，徐殿国，微电机，2009年第42卷第6期4-7页）的文章，提出在电 机绕组端施加单相正弦电压，以参考电压过零点为基准对电机电流进行快速傅立叶变换分 析，但是该方法属于电流开环控制，施加电压需要一个逐渐增大的过程且该电压值选取不 合适可能造成电机电流过大，损害电机。
[0004] 题为"异步电机参数离线辨识改进算法"（贺艳晖，王跃，王兆安，电工技术学报， 2011年第26卷第6期73-80页）的文章和题为"基于自适应补偿的异步电机静止参数辨识 方法"（陈伟，于泳，徐殿国，徐壮，中国电机工程学报，2012年第32卷第6期156-162页） 的文章，分别提出采用比例-积分调节器的单相电流闭环控制，待电流稳定后以给定电流 相位过零点为基准，对电压进行快速傅立叶变换（FFT)求解转子电阻，但是这两个方案都 将电压FFT变换的零点选择为给定电流的过零点，并未考虑给定电流和电机真实反馈电流 之间的误差，这使得转子电阻辨识结果依赖于电机电流跟踪精度。
[0005] 综上所述，现有的技术主要存在如下的不足：
[0006] 1、在电流开环控制下，施加电压需要一个逐渐增大的过程且该电压值选取不合适 可能造成电机电流过大，损害电机；
[0007] 2、在单相电流闭环控制的基础上，以给定电流过零点为基准对电机电压进行快速 傅立叶变换分析的方法依赖于电机电流跟踪精度。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是针对现有异步电机转子电阻离线辨识方法中存在的辨识精度欠 佳的问题，提供一种基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法。
[0009] 本发明主要是通过以下技术方案实现：
[0010] -种基于单相锁相环的异步电机转子电阻离线辨识方法，包括异步电机电流信号 的采样，其步骤如下：
[0011] 步骤1 :根据幅值为Irafl、角频率为ω的异步电机A相电流参考值Γ和采样得到 的异步电机A相电流Inial，经过电流控制器得到两相静止坐标系下的α轴电压Unial;
[0012] 步骤2:根据步骤1中得到的异步电机A相电流IniaJP a轴电压Unial，分别经过 锁相环模块得到滤波后的a轴电流IalW及与滤波后的a轴电流I al正交的β轴电流 IΜ，滤波后的a轴电压UalW及与滤波后的a轴电压Ual正交的β轴电压U M;
[0013] 步骤3 :根据步骤2中得到的a轴电流I a i、β轴电流I e i和步骤2中得到的a 轴电压Ual、β轴电压Um，分别经过电流峰值计算模块、有功功率计算模块得到异步电机A 相电流峰值I1、有功功率P1;
[0014] 步骤4 :保持异步电机A相电流参考值Γ的角频率ω不变，改变异步电机A相电 流参考值Γ的幅值为I raf2,重复步骤1至步骤3,得到对应的异步电机A相电流峰值I2、有 功功率P2;
[0015] 步骤5 :根据步骤3得到的电流峰值I1、有功功率P1和步骤4得到的电流峰值I 2、 有功功率P2，经过转子电阻计算方程得到转子电阻艮。
[0016] 优选的，步骤1中所述的电流控制器为比例-积分（PI)控制器，表达式为：
[0018] 其中kp、kj别为比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子。
[0019] 优选的，步骤2中所述的锁相环模块包括电压计算方程和电流计算方程，其表达 式分别为：
[0020] 电压计算方程：
[0026] 其中k为锁相环带宽控制系数，ω为异步电机A相电流参考值Γ的角频率，s为 拉普拉斯算子。
[0027] 优选的，步骤3中所述的电流峰值计算模块的表达式为：
[0029] 优选的，步骤3中所述的有功功率计算模块的表达式为：
[0030] P1=UalIa^Up1Ip1O
[0031] 优选的，步骤5中所述的转子电阻艮计算方程的表达式为：
[0033] 其中Rs为定子电阻值，通过直流实验获得。
[0034] 优选的，步骤1所述异步电机A相电流参考值Γ的幅值I "fl为被测异步电机额定 相电流峰值的40% -100%，角频率ω为被测异步电机额定角频率的1% -10%。
[0035] 优选的，步骤4所述异步电机A相电流参考值Γ的幅值I "f2为被测异步电机额定 相电流峰值的40% -100%。
[0036] 优选的，所述锁相环带宽控制系数k的取值为0. 2-1. 5。
[0037] 本发明相对于现有技术的有益效果是：
[0038] 采用本发明后，除了具备单相电流闭环辨识转子电阻方案的优点外，还有如下优 占.
[0039] 1、并不以电机电流完全跟踪上电流指令为目标来整定调节器，这使得电流调节器 参数调整变得容易；
[0040] 2、数据处理避免快速傅立叶变换编程，而是通过单相锁相环重构电压、电流，从功 率角度求解转子电阻，这使得转子电阻辨识精度不依赖于异步电机电流完全跟踪上电流指 令。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明执行的流程图；
[0042] 图2为单相交流闭环控制下异步电机等效电路图；
[0043] 图3为基于二阶广义积分器的单相锁相环控制框图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述。
[0045] 参见图1，本发明的实施过程如下：
[0046] 步骤1 :根据幅值为I"fl、角频率为ω的异步电机A相电流参考值Γ和采样得到 的异步电机A相电流Inial，两者相减经过电流控制器控制使得电机三相绕组连接形式等效 为电机B、C两相绕组并联后再和电机A相绕组串联，此时异步电机等效电路图如图2所示， 待电机运行稳定后得到电流控制器输出的两相静止坐标系下的a轴电压Unial;其中：
[0047] 异