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以便提供期望的速度和/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] -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。在某些情况下，令人期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。
[0007] 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，这可能经常是不令人期望的。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。
[0008] 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】
[0009] 本发明提供了一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，其中，该电磁特性包 括一个瞬态电感，该方法包括：将一个电压脉冲施加到该电动机系统上；获取响应于该电 压脉冲而生成的一个电流脉冲的一个上升部分的多个样本；并且使用一个非线性曲线拟合 算法从所述多个样本中确定该电动机系统的该瞬态电感。
[0010] 在本发明的一种形式中，该电流脉冲
在这个公 式中，L可以是所述瞬态电感。在这个公式中，R可以是该电动机系统的定子电阻和转子电 阻的和。
[0011] 该曲线拟合算法可以是使用一个Levenberg-Marquardt算法来实现的。其他合适 的算法将是本领域的普通技术人员熟知的。
[0012] 在本发明的一些形式中，在多个不同的直流偏置电压估计该瞬态电感。
[0013] 所述电磁特性可进一步包括一个磁化电感。本发明的方法可进一步包括：在一个 第一频率，将一个信号注入该电动机；确定在该第一频率的该电动机中的该磁化电感和通 量；比较在该第一频率的该通量和一个预期通量；在该通量不足够接近于该预期通量的情 况下，调整注入电流的频率；并且将在该通量足够接近该预期通量时测量的该磁化电感作 为该电动机系统的该磁化电感。如下文中详细描述的，该磁化电感是基于一个向量图确定 的。
[0014] 本发明还提供了一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，其中，该电磁特性 包括一个磁化电感，该方法包括：在一个第一频率，将一个信号注入该电动机；确定在该第 一频率的该电动机中的该磁化电感和通量；比较在该第一频率的该通量和一个预期通量； 在该通量不足够接近于该预期通量的情况下，调整注入电流的频率；并且将在该通量足够 接近该预期通量时测量的该磁化电感作为该电动机系统的该磁化电感。如下文中详细描述 的，该磁化电感是基于一个向量图确定的。
[0015] 在该磁化电感被确定的本发明的多种形式中，本发明可包括通过从定子电压减去 跨定子电阻（由RSIS给出）的电压降和跨瞬态电感（由j0xsis给出）的电压两者确定跨该 磁化电感的电压降。定子电压可以被测量。所述这些电压被典型地表示为向量：这使得当 将电压求和或减去时，考虑到不同电压之间的相差成为可能。
[0016] 确定该磁化电感可包括在定子电流（其可被测量）的基础上以及在磁化电流与跨 该磁化电感的电压成直角的基础上确定流经该磁化电感的电流。
[0017] 从而，在本发明的一种形式中，测量定子电压!^以及定子电流is。定子电阻Rs(典 型地被确定为一个直流序列的一部分）用于确定跨定子电阻（由RSIS给出）的电压降并且 跨瞬态电感（通常由jjsis给出）的电压也被确定。这些信息同定子电流和电压之间的相 位角的知识一起足以确定该电动机系统的等效电路中的所有电流和电压，从中能够容易地 确定该磁化电感。
[0018] 在以上提出的用于确定该磁化电感的该算法中，可基于该电动机系统的已知的或 估计的电磁特性计算该预期通量。
[0019] 在以上提出的用于确定该磁化电感的该算法中，注入电流的频率可以使用一个搜 索算法、通常是一个二分搜索算法来调整。
[0020] 在本发明的许多形式中，该异步电动机系统的该电磁特性进一步包括该电动机的 一个定子电阻和/或用于驱动该电动机的一个逆变器的非线性。本发明可进一步包括将一 个第一直流序列施加到该电动机系统的一个第一相上，该第一直流序列包括：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；调整该所施加的直流电流电平，并且 测量响应于该经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；并且重复该 调整和测量步骤，直到完成该第一直流序列。
[0021] 该直流序列可进一步包括将一个第二直流序列施加到该电动机系统的一个第二 相上，该第二直流序列包括：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；调整该所施加的直流电流电平，并且测量响应于该经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；并且重复该调整和测量步骤，直到完成该第二直流序列。
[0022] 可将更多直流序列施加到该电动机的更多相上。该电动机系统的这些相可以选 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。
[0023] 在本发明的一些形式中，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，该电动机被给予时间以在进行这些电压和/或电流测量之前稳定下 来。此外，可监测施加给该电动机的这些电流以确定该施加的直流电流电平在什么时候稳 定。
[0024] 在本发明的一种形式中，这些直流序列被施加从而使该电动机系统内所产生的任 何转矩最小化。类似地，其他多个序列可被施加从而使该电动机系统内所产生的任何转矩 最小化。
[0025] 本发明可进一步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/或用于驱动该电动机的一个逆变器的非线性。
[0026] 该电磁特性可进一步包括一个转子电阻，其中，跨该转子电阻的电压等于跨该磁 化电感的电压，其中，该转子电阻是通过跨该转子电阻的电压除以通过该转子电阻的电流 来确定的。通过该转子电阻的电流可以从定子电流（其可以被测量）以及通过该磁化电感 的电流计算得出。
[0027] 该方法进一步包括在待测的该电动机的一个转差频率注入一个交流信号（具有 一个直流偏置），以便确定该转子电阻。
【附图说明】
[0028] 现在将参考以下示意图更详细地描述本发明，在附图中：
[0029] 图1是已知的电动机系统的框图；
[0030] 图2是根据本发明的一个方面的算法的流程图；
[0031] 图3是异步电动机的等效电路；
[0032] 图4是根据本发明的一个方面的直流序列的