用于确定感应电机的励磁曲线和转子电阻的系统以及制造其的方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般涉及电动机控制，并且更特别地涉及确定感应电机的励磁曲 线的装置以及方法。
【背景技术】
[0002] 基于转子磁通取向的高性能无传感器矢量控制在很大程度上依赖于感应电机的 参数估计。已经提出了包括在线方法和离线方法的许多用于感应电动机参数识别的方法。 一般来说，定子和转子电阻的在线识别基于离线估计值。转子识别的传统方法包括堵转和 空载测试。然而，在一些工程应用中无法实现堵转和空载测试。
[0003] 已经提出了一种涉及向电动机施加不同频率的单相正弦激励来模仿堵转和空载 情况的方法。这种方法的缺点是频率的选择非常重要，并且该方案对采样误差非常敏感，其 可导致大的转子电阻识别误差。基于统计数据还提出了诸如使用递归最小二乘（RLS)算法 的其它方法。这些方法可以是高度精确的，但通常在计算上要求过高，导致长运行循环。
[0004] 许多应用使用以远超过额定速度的高速度运行的感应电机。由于可用电压被限制 为低于该高速度，转子磁通基准随着速度增加而降低，因而导致在弱磁区中运行。最优励磁 电感在弱磁区中更新的问题一直是近几十年来广受关注的话题。励磁电感的在线更新可依 赖于离线识别的励磁曲线。通常将励磁曲线制作成存储在控制器中的表格，并且根据磁通 基准通过查表在线更新励磁电感值。
[0005] 用于励磁曲线识别的常用方法包括曲线拟合算法。在这些方法中，使用显函数 (例如，幂函数，有理幂函数，多项式等），并相应地设定假定函数的系数。通过选择在不同 励磁电流下的一组励磁电感估计值，可解出函数的系数。然而，真实励磁曲线依赖于不确定 的函数，并且电机的励磁曲线相互不同。因此，这些方法可能并不是精确矢量控制的最佳选 择。
[0006] 因此，期望一种克服上述缺点的用于确定感应电机的励磁曲线的装置以及方法。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的一方面，一种用于识别感应电机的励磁电感的系统包括包含转子和 定子的感应电机，DC电压母线，以及耦接到DC电压母线及感应电机的DC到AC电压逆变器。 系统还包括控制器，该控制器被配置为使DC到AC电压逆变器向感应电机的多个相施加方 波激励，基于方波激励确定感应电机定子的定子电阻，以及基于方波激励确定感应电机转 子的转子电阻。控制器同样被配置为基于定子和转子电阻计算感应电机的励磁曲线，并且 基于励磁曲线控制感应电机运行。
[0008] 根据本发明的另一方面，用于确定感应电机的励磁电感的系统包括，耦接到DC电 压母线及感应电机的DC到AC电压逆变器。系统还包括控制器，该控制器被配置为使DC到 AC电压逆变器向感应电机的一对相施加方波激励，并且基于方波激励确定感应电机的定子 电阻Rs。控制器同样被配置为基于方波激励确定感应电机的转子电阻艮，基于定子电阻Rs 以及基于转子电阻RJ十算励磁曲线，并且根据励磁曲线控制感应电机运行。
[0009] 根据本发明的又一方面，用于制造感应电机控制电路的方法包括，提供感应电机， 将DC到AC电压逆变器耦接到感应电机，以及将DC电压母线耦接到DC到AC电压逆变器。方 法还包括将控制器配置为使DC到AC电压逆变器向感应电机的一对相施加方波激励，基于 方波激励确定感应电机定子的定子电阻，以及基于方波激励确定感应电机的转子电阻艮。 同样将控制器配置为基于定子电阻和转子电阻计算感应电机的励磁曲线，并且基于励磁曲 线控制感应电机运行。
[0010] 本发明的各种其它特征和优点将从以下详细描述和附图中变得显而易见。
【附图说明】
[0011] 附图示出目前实现本发明所考虑的优选实施例。
[0012] 在附图中：
[0013] 图1是根据本发明实施例的感应电机的控制电路的电路图。
[0014] 图2是根据本发明实施例的感应电机相的T型等效电路的电路图。
[0015] 图3是根据本发明另一实施例的感应电机相的Γ型等效电路的电路图。
[0016] 图4是示出根据本发明实施例的用于确定感应电机励磁曲线的技术的流程图。
[0017] 图5是由本发明实施例所实现的方波脉冲序列的脉冲图。
[0018] 图6是由本发明实施例所实现的方波脉冲序列的脉冲图。
【具体实施方式】
[0019] 图1是根据本发明实施例的感应电机4的控制电路2的电路图。在一个实施例中， 控制电路2包括被配置为接收来自诸如电网的AC源的AC电力的输入6。将整流器组件8 耦接到输入6,以便将AC电力转换为DC电力并且将DC电力提供到DC母线10。在替代的 实施例中，提供到DC母线10的DC电力可由诸如尚能电池等的DC能量源12 (以虚线不出） 提供。耦接到DC母线10的滤波电容器14可用于为DC母线10提供平滑化功能，并且滤出 DC母线10上的高频电流。
[0020] 将电压逆变器16耦接到DC母线10和感应电机4。优选地，电压逆变器16是被 配置为将DC母线10上的DC能量逆变为可由感应电机4使用的AC能量的双向电压修正组 件。电压逆变器16包括配对形成三个相18 (S1-S2)，20 (S3-S4)，22 (S5-S6)的六个开关S1-S6。 将每个相18, 20, 22耦接到DC母线10以及感应电机4的相应的相（A，B，C)。
[0021] 控制驱动组件24耦接到电压逆变器16,以便控制开关S1-S6将来自DC母线10的 DC能量逆变为提供到感应电机4的AC能量。另外，当作为发电机（例如，诸如以再生制动 模式）运行时，感应电机4可向电压逆变器16提供AC能量，用于向DC母线10提供的DC 能量的逆变。控制器26被耦接到控制驱动组件24,并且可用于激活控制驱动组件24使得 根据本发明的实施例运行开关S1-S 613
[0022] 根据本发明的实施例，通过实验确定感应电机4的励磁曲线。感应电机4的两相 (诸如相A和相B)用于确定励磁曲线。同样，还使用电压逆变器16的相18,20。为了确定 励磁曲线，基于感应电机的相中的一个的动态物理模型的等效电路可用于确定电机参数。 图2示出根据本发明实施例的感应电机的相的等效电路28。如以下将要说明的，在定子的 任意两相（例如A和B)之间施加方波激励，并且可从定子电流响应曲线中提取有用的识别 信息。在定子任意两相之间所施加的方波激励下，电路模型等效于两个T型稳态等效电路 的串联。电路28示出感应电机4的两个T型等效电路中的一个（诸如相B的T型电路）。 然而，感应电机4的相B所确定的参数同样用作感应电机4的相A或相C的参数。
[0023] 在电路28中，电阻器札和L s。分别表示感应电机4定子的电阻和泄漏电感。电阻 器艮和L "分别表示感应电机4转子的电阻和泄漏电感。参数L "表示感应电机4的励磁 电感，并且是用于由本发明的实施例所确定的励磁曲线的参数。
[0024] 若需要，图2所示的T型等效电路可转换为图3所示的反Γ型等效电路30。在正 常情况下，认为定子和转子的泄漏电感彼此相等。因此，在本文所描述的实施例中，通过L s。 =L" = L。指示定子和转子的泄漏电感。图2的T型等效电路与图3的反Γ型等效电路 之间的参数关系如下：
[0025] L' s= σ (Lm+L0) (等式 I)
[0026]
[0027]
[0028] 图4是示出根据本发明实施例的用于确定感应电机励磁曲线的技术32的流程图。 在步骤34,通过本领域中诸如例如施加适当高频脉冲的已知方法确定或识别泄漏电感