用于电机中的电感估计的自调试过程的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种估计电机的电感和磁通链的方法，该电机经由电流调节器而被提供驱动电流，并且测量该驱动电流的实际值并将其反馈回至电流调节器从而提供闭环控制。该方法包括步骤：针对机器电流矢量的直轴电流基准i*d或者针对交轴电流基准i*q而向电流调节器中的一个电流调节器提供交流（AC）值，同时向电流调节器中的另一个电流调节器提供两个电流基准i*d和i*q中的剩余的一个的预定直流（DC）值。随后，在预定时间段过去之后，将变化信号叠加到由电流调节器响应于AC值所生成的输出信号上。最后，确定与所叠加的变化信号对驱动电流的贡献相对应的贡献信号，并且基于该贡献信号估计机器电感和磁通链。
【专利说明】用于电机中的电感估计的自调试过程
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种估计电机的电感和磁通链的方法和系统。
【背景技术】
[0002]对于同步磁阻电机的关注由于其可能成为替代常规感应电机的候选而有所增加。为了对完全开发同步磁阻电机的容量，需要频率转换器并且应当执行闭环控制。然而，闭环控制(特别是无速度传感器的控制)必须设有适当参数以避免不稳定并且正常工作。通常，通过一系列实验性测试而获得控制所需的参数。
[0003]现在，这些测试由频率转换器自动执行并且具有外部操作人员的最少介入。采用机器上的不同测试信号以及后期处理方法以便估计并完成参数的设置。这些自动执行的测试一般被称作“自调试”或“辨识运行(ID-run) ”。
[0004]ID运行的主要好处之一是可能进行静止测试(standstill test)，机器在静止测试期间完全静止并且不同信号得以被注入。在这种操作模式中，获得了最大的安全性并且能够利用到机械负载的直接连接而对电机进行现场测试。这在应用被改造并且仅替换频率转换器而留下现有电机时是非常有利的。在这种情况下，无需从车间中移除电机。
[0005]在同步磁阻电机的具体情况下，会出现一些问题。机器在电流和磁通链之间具有强的非线性关联，其中饱和效应和正交磁化效应更为突出。
[0006]图1中示出了一个示例，其图示了从有限元法分析所获得的同步磁阻电机的电流-磁通链曲线。
[0007]在图1中，λ d和λ q分别是d和q轴中的磁通链，而id和是相对应的电流，即分别是电机电流矢量的直轴电流分量和正交轴电流分量。λq分别关于、和、的偏移返回了电感Ld和Lq的值。d和q轴上的电感Ld和Lq分别取决于两个电流id和i,。特别地，Ld将最大程度地取决于id但是也较小程度地取决于i,。这被称作正交耦合的正交磁化效应。
[0008]对于机器的正确的闭环(无速度传感器的)控制而言，了解任意操作点的电感是有利的。该电感通常被定义为磁通链与电流的比率；根据所采用的控制策略，可能需要视在电感(大信号值之间的比率)或差分电感(小信号值之间的比率)。在任意情况下，从图1清楚看到，电感作为操作点的函数而变化。
[0009]图1的左侧示出了 d轴上的磁通链，而图1的右侧则示出了 q轴上的磁通链。由于在磁性路径中存在更多铁质材料，所以d轴上的饱和更为明显，而q轴则因为磁性路径中更多的空气材料而具有更为“线性的”轮廓。
[0010]从图1能够推导出，确实有效的ID运行应当能够估计任意操作点中的电感。其缺陷在于，对于两个电流id和i,都不为零的每个操作点，根据以下转矩和机械等式产生电磁转矩并且电机开始旋转(如果机械负载允许):
[0011]T = JP(AJj-AiJj)
【权利要求】
1.一种用于估计电机(110)的电感和/或磁通链的方法，其中所述电机经由第一电流调节器(101)和第二电流调节器(102)而被提供以驱动电流，并且测量驱动电流的实际值并将其反馈回至两个电流调节器从而提供闭环控制，所述方法包括以下步骤: 针对机器电流矢量的直轴电流基准i*d或者针对交轴电流基准i*q而向所述第一电流调节器提供AC值，同时向所述第二电流调节器提供针对两个所述电流基准i*d和中剩余的一个的预定DC值； 在预定时间段过去之后，将变化信号叠加到提供有所述AC值的控制路径中； 确定与所叠加的变化信号对所述驱动电流的贡献相对应的贡献信号； 基于所述贡献信号估计所述电感和/或所述磁通链。
2.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述AC值的多个不同幅度值来执行所述方法的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中利用多个不同的预定DC值来执行所述方法的步骤。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中利用针对所述直轴电流基准和所述交轴电流基准两者所提供的AC值来执行所述方法的步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中提供至所述第一电流调节器的所述AC值是方波电流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中两个所述电流调节器是PI调节器并且所述所叠加的变化信号是叠加在由所述第一电流调节器响应于所述AC值而生成的输出信号上的交变电压。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述电流调节器是磁滞调节器(109、111、112 )，并且所述所叠加的变化信号是交变电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤: 向速度调节器(I 16)提供电机速度基准ω、； 测量所述电机速度的实际值ωπ，并且将所测量的实际速度值反馈至所述速度调节器从而提供闭环控制；以及 向所述第一电流调节器(101)提供所述速度调节器的输出作为AC值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电机是同步磁阻电机。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述贡献信号使用戈泽尔算法确定。
11.一种用于估计电机(110)中的电感和/或磁通链的系统(100),所述系统包括: 第一电流调节器(101)和第二电流调节器(102)，所述电机经由其而被提供以驱动电流，所述两个电流调节器被布置为接收所述驱动电流的测量值从而提供闭环控制，其中所述第一电流调节器进一步被布置为针对机器电流矢量的直轴电流基准A或者针对交轴电流基准i*q而被提供以AC值，而所述第二电流调节器被布置为针对两个所述电流基准i*d和i*q中剩余的一个而被提供以预定DC值； 信号注入设备，其被布置为在预定时间段过去之后在提供有所述AC值的控制路径中置加变化/[目号；以及 计算设备(107)，其被布置为确定与所叠加的变化信号对所述驱动电流的贡献相对应的贡献信号，并且进一步被布置为基于所述贡献信号估计所述电感和/或所述磁通链。
12.根据权利要求11所述的系统(100)，其中向所述第一电流调节器(101)提供方波AC值。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的系统(100)，其中所述两个电流调节器(101、102)是PI调节器并且所述所叠加的变化信号是叠加在由所述第一电流调节器响应于所述AC值而生成的输出信号上的交变电压。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统(100)，其中所述电流调节器是磁滞调节器(109、111、112 )，并且所述所叠加的变化信号是交变电流。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的系统(100)，进一步包括: 速度调节器(116)，其被布置为被提供有电机速度基准ωI并且进一步被布置为被提供有电机速度的实际值ωm从而提供闭环控制，所述第一电流调节器(101)被布置为被提供有所述速度调节器 的输出作为AC值。
【文档编号】H02P21/14GK103650331SQ201280034113
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月11日 优先权日:2011年8月1日
【发明者】L·佩里蒂, D·斯维驰卡伦科 申请人:Abb技术有限公司