专利名称：一种电机参数检测方法及电机参数检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机参数检测方法及电机参数检测装置。
背景技术：
感应电机具有结构简单，转子上无绕组，制造方便，价格便宜，维修简单，使用寿命长等优点，因此应用场合非常广泛。随着电力电子技术和现代控制理论的发展，高性能感应电机调速系统应运而生。一般地，高性能感应电机调速系统常采用变频器的矢量控制算法或者无速度传感器算法，而这些电机控制算法的性能依赖于其中所使用到的电机参数的准确程度，如果电机参数不准确，将直接导致控制性能指标下降甚至导致变频器故障。因此， 如何准确的获取感应电机参数成为高性能电机控制算法的关键。电机参数检测方法主要有在线检测和离线检测两种方法。在线检测方法由于过程复杂，程序计算量大，从而要求处理器具有较高的处理速度，对系统硬件要求严格，难以在工程上得到实用。常规的感应电机离线参数测量方法需要对电机进行空载实验和堵转实验。但是， 在电机带有机械负载的特殊情况下，则无法进行空载实验。这时需要将电机与负载完全脱离，而这常常是麻烦的，并且如果待控制的电机是负载的机械结构的组成部分，则有时甚至是不可能的。对于前面提到的问题，基于变频器、转子静止的感应电机离线检测方法从上世纪九十年代前期就开始研究了。感应电机参数包括定转子电阻、定转子漏感和励磁电感(又称定转子互感)。图1给出了转子静止时的感应电机等效电路图，其中巧为定子电阻，r2 为转子电阻，Lm为励磁电感，ω为电流角频率，L11为定子漏感，L12为转子漏感。向感应电机通入不同频率的设定电流I1，检测电机定子电压仏，经过一定的算法即可计算出电机参数。采用变频器对电机参数进行测量时，出于减少成本的考虑，一般不使用电压传感器，而是采用检测直流母线电压结合变频器器输出开关组合来重构输出电压，即定子电压。 由于变频器输出开关器件的死区时间的影响，定子电压检测存在比较大的误差，尤其是在输入电压较低时，误差影响更大。为了减小定子电压误差的影响，现有的转子静止电机参数检测方法中，常通过一些电压补偿措施来提高参数检测的准确度。但在实际应用中，由于开关器件的非线性，很难精准地补偿电压误差。另一种减小电压误差影响的方法是加大电压， 但加大电压需同时提高电流频率，这样在检测转子阻抗时，会由于集肤效应产生误差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种电机参数检测方法和电机参数检测装置。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案一种电机参数检测方法，使电机的其中一相绕组开路；检测定子漏感和转子漏感步骤在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，根据定子漏感和转子漏感的计算公式检测定子漏感和转子漏感。一种电机参数检测装置，包括定子漏感和转子漏感检测单元，所述定子漏感和转子漏感检测单元在电机的其中一相绕组断开时在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，计算定子漏感和转子漏感。本发明相对于上述现有技术，其有益效果在于本发明提供了一种感应电机转子静止情况下的电机参数离线检测方法和电机参数检测装置，只需依次在电机的两相之间施加不同频率的电流或电压，并通过减小电压误差和集肤效应的影响来达到电机参数检测的高精确度。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是现有技术中电机转子静止时的等效电路图；图2是本发明实施例的电机参数离线检测的控制框图；图3是本发明实施例的电流阶跃响应波形示意图；图4是本发明实施例的高频下感应电机等效电路示意图；图5是本发明实施例感应电机等效阻抗图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明涉及一种电机参数检测方法，包括检测定子漏感和转子漏感步骤在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，根据定子漏感和转子漏感的计算公式检测定子漏感和转子漏感。在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，检测定转子漏感，施加电压频率Q1比电机额定频率ωΝ高很多的额定电压，所述施加频率至少大于四倍额定频率，此时励磁电感Lm的电流会很小，同时，定子电阻巧和转子电阻r2上的压降也比较小，图 1所示的感应电机等效电路可简化为图4所示。由于定转子漏感比励磁电感小很多，所以近似认为定子漏感L11和转子漏感L12是相同的，即L11 = L12 = L10此时电压和电流的幅值比近似于2ωΙ^。在图2所示的控制框图中，α轴电流给定值iaMf设为ia = iNsin ω lt，其中iN为电机额定电流。检测直流母线电压Ud。，利用电压重构方法得到定子电压Ua，于是，定转子漏感的计算表达式为
γ π r UaL1 =——
2ωιι 电机参数检测方法还包括检测电机定子电阻步骤在电机的另外两相之间施加脉冲直流电压，检测电机定子电阻；检测电机转子时间常数步骤在电机的另外两相之间施加阶跃直流电压，测量不同时刻以及该时刻的电流值并得出电流-时间线性方程，将零时刻的电流值以及所述电机定子电阻代入电流-时间线性方程得出转子时间常数的近似值。所述检测电机定子电阻步骤还包括采用公式A = Udc ' /2 计算电机定子电阻， 其中，Ude为直流母线电压，i为电机相电流，时钟周期为Ts，脉冲宽度为t，脉冲的占空比D=我。如图2所示，使逆变桥的开关管VTl —直导通，开关管VT2、VT3、VT5、VT6—直关断，而开关管VT4由脉冲序列驱动，则在a、b两相绕组上产生了一个电压脉冲序列。设直流母线电压为Ud。，时钟周期为Ts，脉冲宽度为t，则脉冲的理论占空比D = t/Ts，绕组上的电压平均值则为Udc · D，得到一个等效的直流电压，相应的定子电阻值为Γι = Udc · D/2i，i为电机相电流。实际检测过程中，为了防止检测过程中变频器的过电流故障，占空比的设定应正确考虑。本方法中采用电流环加PI调节器得出占空比D的方法控制其大小，防止过电流。 如图2所示，在两相静止坐标系中，α轴电流给定值ia &设为电机额定电流值，检测电机两相电流、和ib，经过clake变换得到α轴反馈电流ia fbd，经过PI调节器得到α轴电压给定值，而β轴电压给定值直接设为零，可保证图2中b相和c相桥臂的控制信号相同(事实上，我们控制图2中的VT5和VT6管始终关断，这样的话，电机等效为a相和b相串联；否则，则为b和c相并联后再与a相串联)。于是，定子电阻的计算表达式为
权利要求
1.一种电机参数检测方法，其特征在于 使电机的其中一相绕组开路；检测定子漏感和转子漏感步骤在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，根据定子漏感和转子漏感的计算公式检测定子漏感和转子漏感。
2.如权利要求1所述的电机参数检测方法，其特征在于检测定子漏感和转子漏感步骤还包括采用公式
3.如权利要求2所述的电机参数检测方法，其特征在于所述施加频率至少大于四倍额定频率。
4.如权利要求1所述的电机参数检测方法，其特征在于还包括检测电机定子电阻步骤在电机的另外两相之间施加脉冲直流电压，检测电机定子电阻；检测电机转子时间常数步骤在电机的另外两相之间施加阶跃直流电压，测量不同时刻以及该时刻的电流值并得出电流-时间线性方程，将零时刻的电流值以及所述电机定子电阻代入电流-时间线性方程得出转子时间常数的近似值。
5.如权利要求4所述的电机参数检测方法，其特征在于所述检测电机定子电阻步骤还包括采用公式巧=Udc · D/2i计算电机定子电阻，其中，Udc为直流母线电压，i为电机相电流，时钟周期为Ts，脉冲宽度为t，脉冲的占空比D = t/Ts。
6.如权利要求4所述的电机参数检测方法，其特征在于所述检测电机转子时间常数步骤还包括在时刻tl处测量电流值^ep U,，则is Jt=^o与^ρ I,=,,的之差为Ia，设定 ^step U -Lp U,2 = 0-5/a，得出另一时刻 t2。
7.如权利要求6所述的电机参数检测方法，其特征在于所述检测电机转子时间常数步骤还包括采用公式
8.如权利要求5所述的电机参数检测方法，其特征在于在所述检测电机转子时间常数步骤之后还包括检测转子电阻和励磁电感步骤在电机的另外两相之间施加额定滑差频率的交流电流，检测转子电阻和励磁电感。
9.如权利要求8所述的电机参数检测方法，其特征在于所述检测转子电阻和励磁电感步骤还包括施加
10.如权利要求9所述的电机参数检测方法，其特征在于所述检测转子电阻和励磁电感步骤还包括采用公式
11.一种电机参数检测装置，其特征在于包括定子漏感和转子漏感检测单元，所述定子漏感和转子漏感检测单元在电机的其中一相绕组断开时在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，计算定子漏感和转子漏感。
12.如权利要求11所述的电机参数检测装置，其特征在于所述定子漏感和转子漏感检测单元采用公式4 一得到所述定子漏感，所述转子漏感等于定子漏感，其中Ua为定子电压，iN为电机额定电流，Q1为施加频率。
13.如权利要求11所述的电机参数检测装置，其特征在于还包括电机定子电阻检测单元和电机转子时间常数检测单元，所述电机定子电阻检测单元在电机的其中一相绕组断开时在电机的另外两相之间施加脉冲直流电压，检测电机定子电阻；所述电机转子时间常数检测单元在电机的其中一相绕组断开时在电机的另外两相之间施加阶跃直流电压，测量不同时刻以及该时刻的电流值并得出电流-时间线性方程，并根据零时刻的电流值以及所述电机定子电阻得出转子时间常数的近似值。
14.如权利要求13所述的电机参数检测装置，其特征在于所述电机定子电阻检测单元采用公式巧=udc -D/2i计算电机定子电阻，其中，Ud。为直流母线电压，i为电机相电流， 时钟周期为Ts，脉冲宽度为t，脉冲的占空比D = t/Ts。
15.如权利要求13所述的电机参数检测装置，其特征在于所述电机转子时间常数检测单元采用公式7；
16.如权利要求11所述的电机参数检测装置，其特征在于还包括转子电阻和励磁电感检测单元，转子电阻和励磁电感检测单元在电机的其中一相绕组断开时在电机的另外两相之间施加额定滑差频率的交流电流，检测转子电阻和励磁电感。
17.如权利要求16所述的电机参数检测方法，其特征在于所述检测转子电阻和励磁电感检测单元采用公式
全文摘要
本发明公开了一种电机参数检测方法及电机参数检测装置，使电机的其中一相绕组开路；检测定子漏感和转子漏感步骤在电机的另外两相之间施加频率比额定功率高的额定电压，根据定子漏感和转子漏感的计算公式检测定子漏感和转子漏感。本发明提供了一种感应电机转子静止情况下的电机参数离线检测方法电机参数检测装置，只需依次在电机的两相之间施加不同频率的电流或电压，并通过减小电压误差和集肤效应的影响来达到电机参数检测的高精确度。
文档编号G01R31/34GK102393507SQ20111025630
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者刘葵 申请人:北京配天大富精密机械有限公司