感應電機矢量控制系統(tǒng)參數(shù)辨識研究
吳曉新1，顧菊平1，阮毅2
（1南通大學電氣工程學院，南通226007;2上海大學機自學院，上海200072）
摘要：在矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子磁場定向的精度在很大程度上依賴于電機參數(shù)。從電機的穩(wěn)態(tài)等效電路出發(fā)，提出了一種利用交頻器自身的資源來對電機參數(shù)進行辨識的方案。對方案進行了具體分析，并且利用基于’rms32012407 dsp的感應電機矢量控制系統(tǒng)對方案進行了試驗驗證。試驗結果證明這種方法能夠為矢量控制系統(tǒng)提供較高精度的電機定、轉(zhuǎn)子參數(shù)，具有簡單、易操作的特點，有一定的可實施性。
關鍵詞：感應電動機；參數(shù)辨識；死區(qū)補償；矢量控制；變頻器；實驗
中圖分類號：tp273；tp271+.72 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010) 04-00?,0-04
0引言
在交流調(diào)速系統(tǒng)中，矢量控制技術能使交流電動機獲得與他勵直流電動機相媲美的控制特性。但控制過程中，轉(zhuǎn)子磁場定向的準確性取決于電機的定、轉(zhuǎn)子參數(shù)，所以，電機的參數(shù)對矢量控制的精確性起到至關重要的作用。而在工程中常常不能預知現(xiàn)場所用電機的參數(shù)，也不太可能采用常規(guī)的實驗方法去測量電機參數(shù)，并且隨著電機的老化和周圍環(huán)境的變化，其實際參數(shù)與所給參數(shù)之間存在較大的差別。對于以上問題，感應電機離線參數(shù)測試方法從上世紀九十年代就開始研究了[2-4]。所采用的方案基本上都是基于電機的t型和l型等效電路，對電機進行空載和堵轉(zhuǎn)等實驗獲得電機的真實參數(shù)。本文介紹一種依靠交流調(diào)速系統(tǒng)本身硬件電路實現(xiàn)感應電機參數(shù)辨識的一種方案。通過變頻器自身所產(chǎn)生的pwm電壓作為激勵加在電機上，對電機進行直流、單相交流、三相空載試驗，然后利用變頻器所檢測到的電流等量，通過軟件計算，實現(xiàn)對電機的定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感、轉(zhuǎn)子漏感、定轉(zhuǎn)子互感的自動測試。同時，在試驗的過程中，也考慮了逆變過程中管子開關時的死區(qū)時間對參數(shù)辨識精度的影響。
1參數(shù)辨識原理
在試驗中，根據(jù)矢量控制系統(tǒng)的要求，需要辨識電機的參數(shù)包括定子電阻，轉(zhuǎn)子電阻，漏感和互感五個參數(shù)。利用直流試驗、堵轉(zhuǎn)試驗和空載試驗對電機的各個參數(shù)進行辨識。電機的一般等效電路如圖1所示[1]。試驗所采用的電路拓撲結構如圖2所示。
1.1定子電阻辨識
在試驗中，給電機加以雙極型的直流pwm電感應電機矢量控制系統(tǒng)參數(shù)辨識研究吳曉新，等壓，具體的方法如下：b、c兩相看作是一組，與vt1，vi2組成h橋電路，當輸入正半周波形時，vt1調(diào)制，vt4、vt6導通，當輸入負半周波形時，vi2導通，vt3、vt5調(diào)制，此時，電機中的電感吸收和放出的能量相等，所以我們在計算電流的時候只要取電流的平均值就是我們想要得到的直流電流。
由于電路中所加為雙極型直流pwm電壓，電壓正負半周輪流導通，電機中的電感吸收和放出的能量相等，所以在計算電流的時候只要取電流的平均值就是我們得到的直流電流，并且采用雙極型直流pwm電壓，正負半周導通時管子的死區(qū)時間相互抵消，可以很好地抑制由于管子導通的死區(qū)時間引起的測量誤差。所以，定子電阻辨識的公式為：
1.2轉(zhuǎn)子電阻和漏感辨識
轉(zhuǎn)子電阻和漏感的辨識是通過單相實驗來實現(xiàn)的。由于單相電不能使電機產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其作用與三相堵轉(zhuǎn)實驗相同。產(chǎn)生單相交流正弦波的電路如圖2。此時vts、vt。、關斷，在整個正弦周期上，讓vt1、vt2和vt3、vt4互補導通。由于此時的電機相當于堵轉(zhuǎn)，電機的電流很太，所以此時加在電機上的電壓不能太大，只能約為額定電壓的0.4倍。加在電機上的電壓為：
從上式可以看出，加在電機上的電壓為單相正弦波。電機的轉(zhuǎn)速為o，電機的轉(zhuǎn)差率為1，而且電機的互感遠遠大于電機的漏感，所以加在勵磁回路的電流可以忽略不計，電壓主要降落在漏感和定、轉(zhuǎn)子電阻上。
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