专利名称：基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统及方法
技术领域：
本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统及方法。
背景技术：
在异步电机的转子磁场定向控制中，若要实现转矩电流和励磁电流的正确分解，必须得到准确的转子时间常数。通过离线辨识可以准确测量到电机的电感和转子电阻，从而计算得到高精度的转子时间常数。现有的异步机转子磁场定向控制方案中，通过离线辨识方式，可高精度地测量得至IJ电机的转子电感Lr和转子电阻Rr。然后利用公式(I)，计算得到转子时间常数Tr，并通过已知的转子时间常数Tr和控制采用的转矩电流指令Iq*和励磁电流指令Id*，利用公式
(2)进行转差Wsl的计算，从而实现异步机的转子磁场定向控制。Tr=Lr/Rr (I)Wsl=Iq*/ (Id*XTr) (2)然而在实际应用中，异步电机拖动负载运行时电机自身会产生热量，引起电机转子电阻温度升高，使得电机转子电阻发生变化。这种情况下如不对电机转子时间常数进行在线校正，转差Wsl频率计算结果与理论值将存在偏差。此时，转矩电流和励磁电流将不能得到正确分解，直接影响异步机转矩控制的精度，同时带来了异步电机的弱磁区电压容易饱和等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述异步电机由于电阻升温变化而导致转差偏差，并影响转矩控制精度的问题，提供一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统及方法。本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，包括采样单元、磁场角度计算单元、第一电流转换单元、第二电流转换单元、控制量计算单元以及时间常数计算单元，其中所述采样单元，用于采样异步电机输出端的三相电压及三相电流；所述磁场角度计算单元，用于根据采样的三相电压及三相电流计算估计磁场角度；所述第一电流转换单元，用于使用所述估计磁场角度对采样的三相电流进行电流转换，获得实际励磁电流和实际转矩电流；所述第二电流转换单元，用于使用控制角度对采样的三相电流进行电流转换，获得控制励磁电流和控制转矩电流；所述控制量计算单元，用于根据实际励磁电流、实际转矩电流、控制励磁电流和控制转矩电流计算控制量；所述时间常数计算单元，用于对控制量进行积分计算获得时间常数增益系数，并使用所述时间常数增益系数计算并更新转子时间常数。在本发明所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统中，所述磁场角度计算单元通过以下公式计算估计磁场角度S :
权利要求
1.一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，其特征在于包括采样单元、磁场角度计算单元、第一电流转换单元、第二电流转换单元、控制量计算单元以及时间常数计算单元，其中所述采样单元，用于采样异步电机输出端的三相电压及三相电流；所述磁场角度计算单元，用于根据采样的三相电压及三相电流计算估计磁场角度；所述第一电流转换单元，用于使用所述估计磁场角度对采样的三相电流进行电流转换，获得实际励磁电流和实际转矩电流；所述第二电流转换单元，用于使用控制角度对采样的三相电流进行电流转换，获得控制励磁电流和控制转矩电流；所述控制量计算单元，用于根据实际励磁电流、实际转矩电流、控制励磁电流和控制转矩电流计算控制量；所述时间常数计算单元，用于对控制量进行积分计算获得时间常数增益系数，并使用所述时间常数增益系数计算并更新转子时间常数。
2.根据权利要求1所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，其特征在于所述磁场角度计算单元通过以下公式计算估计磁场角度d
3.根据权利要求1所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，其特征在于所述第一电流转换单元通过以下公式计算实际励磁电流IcT和实际转矩电流Iq-
4.根据权利要求1所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，其特征在于所述控制量计算单元通过以下表达式计算控制量Iq~XId -1qXId'
5.根据权利要求4所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，其特征在于所述控制量计算单元包括第一判断子单元，用于判断实际转矩电流Iq~是否大于等于零；所述控制量计算单元在实际转矩电流Iq~大于等于零时将Iq~ X Id -1qX IcT作为控制量，否则将IqXIcT -1q~ X Id作为控制量。
6.一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识方法，其特征在于包括以下步骤(a)采样异步电机输出端的三相电压及三相电流，并根据采样的三相电压及三相电流计算估计磁场角度； (b)使用估计磁场角度对采样的三相电流进行电流转换，获得实际励磁电流和实际转矩电流；并使用控制角度对采样的三相电流进行电流转换，获得控制励磁电流和控制转矩电流； (c)根据实际励磁电流、实际转矩电流、控制励磁电流和控制转矩电流计算控制量； Cd)对所述控制量进行积分计算获得时间常数增益系数，并使用所述时间常数增益系数计算并更新转子时间常数。
7.根据权利要求6所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识方法，其特征在于所述步骤(a)中，所述估计磁场角度d通过以下公式计算获得
8.根据权利要求6所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识方法，其特征在于所述步骤(b)中实际励磁电流IcT和实际转矩电流Iq~通过以下公式计算获得
9.根据权利要求6所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识方法，其特征在于所述步骤(C)中通过以下表达式计算控制量Iq~XId -1qX Id"o
10.根据权利要求6所述的基于磁通估计的转子时间常数在线辨识方法，其特征在于所述步骤(C)中，包括 (Cl)判断实际转矩电流Icf是否大于等于零，并在实际转矩电流Iq~大于等于零时执行步骤(c2)，否则执行步骤(c3)； (c2)将Iq~XId -1qXIcT作为控制量; (c3)将IqXIcT -1q~ X Id作为控制量。
全文摘要
本发明提供了一种基于磁通估计的转子时间常数在线辨识系统，包括采样单元、磁场角度计算单元、第一电流转换单元、第二电流转换单元、控制量计算单元以及时间常数计算单元，其中所述采样单元，用于采样异步电机输出端的三相电压及三相电流；所述磁场角度计算单元，用于计算估计磁场角度；所述第一电流转换单元，用于获得实际励磁电流和实际转矩电流；所述第二电流转换单元，用于获得控制励磁电流和控制转矩电流；所述控制量计算单元，用于计算控制量；所述时间常数计算单元，用于计算并更新转子时间常数。本发明还提供一种对应的方法。本发明通过估计磁场角度分解电流和控制角度分解电流之间的关系计算得到转子时间常数，提高转矩控制精度。
文档编号H02P21/14GK103051278SQ20121050861
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者何俊辉 申请人:深圳市汇川技术股份有限公司, 苏州汇川技术有限公司, 苏州默纳克控制技术有限公司