CN105510825B - 一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法，该测量方法中的测量回路是将定子电阻Rs、电机漏感Lσ'、电机励磁电感Lm'串联并通过逆变器输出端进行供电，逆变器输出侧电压表示为us，在电机励磁互感Lm′两端并联有转子电阻Rr，定子电阻Rs产生定子电流is，同时通过定子侧电感、转子电阻以及励磁电感进行测量，再通过计算得到定子侧等效全漏感。本发明提供的同时检测转子电阻与励磁电感的静态辨识方法克服了死区效应，采用电流闭环对转子电阻和励磁互感进行辨识，降低了定子测电流变化带来的影响，使测量结果更为精确。
Description
技术领域
本发明属于电力计量检测领域，特别是一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法。
背景技术
异步电机调速系统的控制性能很大程度依赖于精确电机参数的获得，而在许多应用中，电机的参数是事先不知道的，很多学者提出了漏感测量的不同方式，但在实际的应用中仍或多或少的存在一定的误差问题。
文献《基于自适应补偿的异步电机静止参数辨识方法》(选自《中国电机工程学报》2012年06期的测试方式是对交流量叠加直流从而减少死区的影响，但是没有考虑涡流等非线性影响因素。
文献《Parameter identification of an induction machine at standstillusing the vector constructing method》(《IEEE Transactions on PowerElectronics》,2012,27(2):905-915DOI:10.1109/TPEL.2010.2089699)采用向量构造法对电机参数进行测量，这种方法虽然取得不错的测量效果，但是忽略了死区对测量精度的影响。本专利提出一种漏感测量的方法，可以更加精确的计算漏感，避免非线性环节和IGBT死区封锁时间产生的影响，和上述文献有明显区别。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种更加精确的计算漏感且有效消除非线性因素的异步电机漏感测量方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法，该测量方法中的测量回路是将定子电阻Rs、电机漏感Lσ'、电机励磁电感Lm'串联并通过逆变器输出端进行供电，逆变器输出侧电压表示为us，在电机励磁互感Lm'两端并联有转子电阻Rr，定子电阻Rs产生定子电流is，在电机励磁电感两端产生电机励磁阻抗两端感应电势wψ',当us突加时，由于Lm'＞＞Lσ'，忽略Lm'上流过的电流，有如下公式成立：
Lσ'的测量方式是：将测量回路加载在三相异步电机的三相电路上，该测试回路包括三组并联的测试电路，每组测试电路包括两个串联的IGBT，三相电路的每项电路分别各自一一对应与其中一组测试电路连接，连接点位于两个IGBT之间的线路上，每个IGBT上均导通安装有一个二极管，用于对每项电路进行采样，测试电路由直流电源供电，根据对每项电路采样的电流数据，通过计算得到电机定子电阻值，测试步骤为：
令A相桥臂上管导通，B\C相桥臂下管导通，电压udc加于uA-BC端，当定子电流iA达到额定电流的峰值i2时，记录当前时刻t2，再令A相桥臂上管关断下管导通让电流由D4二极管续流。
当电流衰减至i3＝i2*e-1时，记录此时时刻t3，并令B\C相桥臂下管关断上管导通，让电压-udc加于uA-BC端。
当iA到达反向的额定电流峰值，记录此时时刻t4，并再次令A相桥臂下管关断上管导通让电流由D1二极管续流。
在t5＝t4+Δt时刻记录电流i5，在t6＝t5+Δt时刻记录电流i6，其中Δt＝ln2×(t3-t2)
最后得到：异步电机漏感
本发明的优点和积极效果是：
本发明提供的消除非线性因素的异步电机漏感测量方法能使IGBT死区封锁时间不对测试结果产生影响，并考虑了涡流效应、集肤效应等非线性环节产生的影响，通过数值分析，减小测量误差带来的影响，从而获得更加精确的漏感测量值。
附图说明
图1是本发明测试电机的等效T型图；
图2是本发明的测量电路的拓扑图；
图3是本发明的漏感测量原理图；
图4是具体实施方式中所涉及的集肤效应原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法，见图1该测量方法中的测量回路是将定子电阻Rs、电机漏感Lσ'、电机励磁电感Lm'串联并通过逆变器输出端进行供电，逆变器输出侧电压表示为us，在电机励磁互感Lm'两端并联有转子电阻Rr，定子电阻Rs产生定子电流is，在电机励磁电感两端产生电机励磁阻抗两端感应电势wψ',当us突加时，由于Lm'＞＞Lσ'，忽略Lm'上流过的电流，有如下公式成立：
Lσ'的测量方式是：见图2～图3将测量回路加载在三相异步电机的三相电路上，该测试回路包括三组并联的测试电路，每组测试电路包括两个串联的IGBT，三相电路的每项电路分别各自一一对应与其中一组测试电路连接，连接点位于两个IGBT之间的线路上，每个IGBT上均导通安装有一个二极管，用于对每项电路进行采样，测试电路由直流电源供电，根据对每项电路采样的电流数据，通过计算得到电机定子电阻值，测试步骤为：
令A相桥臂上管导通，B\C相桥臂下管导通，电压udc加于uA-BC端，当定子电流iA达到额定电流的峰值i2时，记录当前时刻t2，再令A相桥臂上管关断下管导通让电流由D4二极管续流。
当电流衰减至i3＝i2*e-1时，记录此时时刻t3，并令B\C相桥臂下管关断上管导通，让电压-udc加于uA-BC端。
当iA到达反向的额定电流峰值，记录此时时刻t4，并再次令A相桥臂下管关断上管导通让电流由D1二极管续流。
在t5＝t4+Δt时刻记录电流i5，在t6＝t5+Δt时刻记录电流i6，其中Δt＝ln2×(t3-t2)
最后得到：异步电机漏感
之所以使用t3-t4时刻的电流差值计算漏感，是因为它比t1-t2时刻有更多的优势。一方面是t3-t4时刻的差分电流值和差分时间比t1-t2时刻数值更大，这样计算出的漏感更为精确。另一方面是在这段过程中，IGBT死区封锁时间不会对该测试结果有影响。因为在t3时刻关闭A相上管时，由于电流iA>0，会立即从A相下部的二极管续流，从而等效于A相立即完成了开关状态的切换。B、C相换向过程同理。
实际中因为涡流效应和集肤效应的存在，直接使用电流i4计算出的漏感，较电机实际运行时的漏感会偏小。
如图4所示，一方面由于电机齿槽底部漏磁链比上部多，因此底部电抗更大一些。在电流快速变化时，阻抗主要由电抗决定，集肤效应使电流分布从上至下逐渐减少，通过铁芯的漏磁链会比电流均匀分布时更少。另一方面由于该方法加载在漏感上的电压udc较大，电流会迅速上升，从而快速的产生漏磁通ψo，而漏磁通快速的变化会导致铁芯处感应出电势，电势产生的涡流会有磁通ψi，进而对其磁场产生反向削弱，该效应会使合成漏磁通ψ＝ψo-ψi＜ψo。以上因素导致使用t4处的电流计算出的电感会比实际运行中的偏小。
由于在iA衰减时涡流效应和集肤效应的影响已很小，因此为了避免这种效应带来的影响，用i4＇代替i4，其值根据t5-t6的时间间隔按照指数运算反推得到，设t4-t6时间间隔取Δt，则有
i5＝i4'*eτ
i6＝i4'*eτ
联立上面两式得到
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (1)
1.一种消除非线性因素的异步电机漏感测量方法，其特征在于：该测量方法中的测量回路是将定子电阻Rs、电机漏感Lσ'、电机励磁电感Lm'串联并通过逆变器输出端进行供电，逆变器输出侧电压表示为us，在电机励磁互感Lm′两端并联有转子电阻Rr，定子电阻Rs产生定子电流is，在电机励磁电感两端产生电机励磁阻抗两端感应电势wψ′,当us突加时，由于Lm'＞＞Lσ'，忽略Lm'上流过的电流，有如下公式成立：
Lσ′的测量方式是：将测量回路加载在三相异步电机的三相电路上，该测试回路包括三组并联的测试电路，每组测试电路包括两个串联的IGBT，三相电路的每项电路分别各自一一对应与其中一组测试电路连接，连接点位于两个IGBT之间的线路上，每个IGBT上均导通安装有一个二极管，用于对每项电路进行采样，测试电路由直流电源供电，根据对每项电路采样的电流数据，通过计算得到电机定子电阻值，测试步骤为：
令A相桥臂上管导通，B\C相桥臂下管导通，电压udc加于uA-BC端，当定子电流iA达到额定电流的峰值i2时，记录当前时刻t2，再令A相桥臂上管关断下管导通让电流由D4二极管续流；
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当iA到达反向的额定电流峰值，记录此时时刻t4，并再次令A相桥臂下管关断上管导通让电流由D1二极管续流；
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