一種電機電阻自整定方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明具體涉及一種電機相電阻自整定方法，當電機啟動時或低于預設速度運轉時，運行以下步驟：通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W三相電中讀取電機的采樣電流Iu、Iv、Iw；對采樣電流Iu、Iv、Iw進行CLARK變換，得到靜態兩相DQ坐標下的采樣電流ID、IQ；計算采樣電流ID和IQ之間的角度Ang；判斷Ang∈(80°,110°)，若是，對當前載波頻率f0下變頻器輸出的電壓uo_1進行一階濾波，得到濾波電壓uD_o_1；將當前載波頻率f0按預設幅度變化為載波頻率f1，并更新硬件寄存器中的載波頻率值；對載波頻率f1下變頻器輸出的電壓uo_2進行一階濾波，得到濾波電壓uD_o_2；計算電機相電阻Rs的阻值，以進行電機矢量控制。根據本發明的技術方案，能降低電機相電阻Rs阻值變化對電機性能的影響，保證電機啟動時或低速帶負載運行時也能穩定運轉。
【專利說明】
-種電機電阻自整定方法及系統
技術領域
[0001] 本發明設及電機矢量控制技術領域，具體設及一種電機電阻自整定方法及系統。
【背景技術】
[0002] 電機帶著大負載穩定啟動，低速帶動大負載穩定運行(在某些工況下電機的負載 會超過電機額定轉矩的2倍W上），是電機矢量控制或其他控制如DTC控制的難點，也是衡量 變頻器性能的一個重要指標。
[0003] 目前大多數變頻控制器都不能夠實現無傳感器低速大負載工況下的穩定運行，為 了解決運個問題，現有技術不得不從機械傳動上做改進，例如在起重機和皮帶運輸機系統 設計上做很多冗余設計，如將減速機的減速比增大來降低起重機起重時大負載啟動的震 動，提高電機的最低運行速度等。但運增加了機械系統的復雜度和設備的制造成本，而且電 機帶大負載啟動造成的沖擊會減少設備使用壽命，增加設備維護成本。
[0004] 從矢量控制的角度來看，只要電機轉子磁通矢量觀測準確，那么無論高速低速，電 機的輸出轉矩都能準確控制，電機也能跟隨負載變化穩定運行，但是在矢量控制的實現上， 由于電機參數的不準確度，變頻控制器輸出電壓的不準確度，電機本身槽齒效應，變頻器電 流采樣精度等各種因素，造成電機的磁通很難高精度計算出，尤其是在電機低速帶動負載 運行的情況下。
[0005] 從電機的等效電路(參見附圖2)和數學模型可W看出
[0006]
[0007]
[000引其中，Us為電機的輸出電壓，COs為電機定子的角速度，Ls。為電機定子線圈的漏電 感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵磁電感量，J為通過電機定子線圈的電流，i S Z 為通過電機轉子線圈的電流，k。為電機轉子線圈的漏電感量，Rr為負載等效電阻。
[0009] 電機低速帶動負載運行時，影響電機輸出電壓的主要因素就是電機的相電阻Rs， 而電機的相電阻Rs又會隨著電機的使用環境、當前工況發生變化。如環境變化30°C，電機的 相電阻阻值會變化10%左右，另外，電機的功率越大，電機的相電阻阻值越小，如一個300KW 的電機，電機的相電阻的阻值范圍為30~IOOmQ，所W電機本身的相電阻阻值很難測得準 確，而且在大電流運行時，由于銅損很高，電機繞組溫度變化范圍也很大，電阻阻值因此也 變化較大，運就是電機低速帶動負載運行不穩定的主要原因。
【發明內容】
[0010] 有鑒于此，為了解決現有技術中電機相電阻阻值的變化對電機啟動時或低速帶負 載運行時的影響，本發明提供一種電機相電阻自整定方法及系統。
[0011] 為實現W上目的，本發明采用如下技術方案：
[0012] -種電機相電阻自整定方法，當電機啟動時或低于預設速度運轉時，運行W下步 驟：
[0013] 步驟S1、通過變頻器控制電路分別從電機的u、v、w=相電中讀取電機的采樣電流 Iu、IV、Iw;
[0014] 步驟S2、對采樣電流Iu、Iv、Iw進行CLA服變換，得到靜態兩相DQ坐標下的采樣電流 Id、Iq,其中，Id為D軸采樣電流，I功Q軸采樣電流；
[001引步驟53、根據公式4雌=曰1^1曰11(10，19)，計算采樣電流10和19之間的角度4]1邑；
[0016] 步驟S4、判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo下 變頻器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟Sl ;
[0017] 步驟S5、將當前載波頻率時按預設幅度變化為載波頻率fi，并更新相應硬件寄存器 中的載波頻率值；
[0018] 步驟S6、對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電壓
[0020] 步驟S8、將Rs代入電機數學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電機數學模型 郵_〇_2 ;
[0019] 步驟S7、根據公式 I，計算電機相電阻Rs的阻值； 為：
，Us為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的角速 度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵磁電感量，is為 通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉子線圈的電流。
[0021 ]進一步地，步驟S7中的公式(1)由W下步驟推導得出：
[002^ 步驟S71、根據公式郵_1 = IdjRs+ A 郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ A 郵_2 (3)
[0023] 可W得到：
[00241
[0025] 其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f 0下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓；
[0026] 步驟S72、根據電機采樣電流Id大于預設電流值時PWM死區帶來的電壓誤差與載波 頻率成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預設時間內是變化緩慢 的量，可視為常數，可W得到：
[00的]郵_〇_1 - Rs X ID+ A 郵_。碰1 巧）、郵_〇_2 - Rs X ID+ A 郵_。碰2 ( 6 )和 A 郵_。碰2 - 1.5 X A UD pwml (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_〇_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0028] 步驟S73、將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[0029] ud_〇_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_〇_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0030] 步驟S74、公式(9)-公式(8)，得到：2(郵_〇_2-郵_。_1) = A 郵_p^i (10)
[0031] 步驟S75、將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。
[0032] 進一步地，所述一階濾波具體為根據公式UD_〇_x= (l-a)*u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾 波,得到濾波電壓UD_o_x ,其中，U〇_xs為U〇_x的乂樣值，X = 1或2,0《曰《1。
[0033] 優選地，日=0.98。
[0034] 優選地，所述一階濾波的時間常數為100ms。
[0035] -種電機相電阻自整定系統，應用于電機啟動時或低于預設速度運轉時，包括：
[0036] 讀取單元，用于通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W=相電中讀取電機的采 樣電流Iu、Iv、Iw;
[0037] 坐標變換單元，用于對采樣電流Iu、Iv、Iw進行化A服變換，得到靜態兩相DQ坐標下 的采樣電流Id、Iq,其中，Id為D軸采樣電流，Iq為Q軸采樣電流；
[0038] 角度計算單元，用于根據公式4叫=曰1^1曰11(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間的角 度 Ang;
[0039] 判斷單元，用于判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載波頻 率fo下變頻器輸出的電壓11。_1進行一階濾波，得到濾波電壓加_。_1，否則，返回步驟SI;
[0040] 載波變換單元，用于將當前載波頻率時按預設幅度變化為載波頻率fi，并更新相應 硬件寄存器中的載波頻率值；
[0041] 濾波單元，用于對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電 壓郵_〇_2 ;
[0042] 阻值計算單元，用于根據公式
，計算電機相電 阻Rs的阻值；
[0043] 矢量控制單元，用于將Rs代入電機數學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電 機數學模型為：
>，Us為電機的輸出電壓，Os為電機 定子的角速度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵磁 電感量，為通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉子線圈的電流。
[0044] 優選地，所述阻值計算單元具體用于：
[0045] 根據公式郵_1 = IdjRs+ A郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ A郵_2 (3)可W得到：
[00461
，
[0047]其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f O下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f I下變頻器輸出的電壓；
[0048] 根據電機采樣電流Id大于預設電流值時PWM死區帶來的電壓誤差與載波頻率成正 比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預設時間內是變化緩慢的量，可視 為常數，可W得到：
[0049] UD o i - RsXId+ A 郵_。碰1 巧）、郵_。_2 - RsXId+ A 郵_。碰2(6)和 A 郵_。碰2 - 1.5X A UD pwmi (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_〇_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0050] 將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[0051 ] ud_〇_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_〇_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0052] 根據公式(9)-公式(8)，得到：2(郵_。_2-郵_。_1) = A UD_p"ii( 10)
[0053] 將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(I)。
[0054] 本發明采用W上技術方案，至少具備W下有益效果：
[0055] 本發明提供的運種電機相電阻自整定方法及系統，通過在電機采樣電流角度Ang G (80° ,110°)時，進行載波頻率變換，W得到不同載波頻率下的輸出電壓，并對不同頻率下 的輸出電壓進行濾波，根據濾波后的電壓值進行相電阻Rs的阻值計算，并根據Rs的阻值對電 機進行矢量控制，從而實現根據Rs的阻值變化自適應地對電機進行矢量控制，相比現有技 術，能降低電機相電阻Rs阻值變化對電機性能的影響，保證電機啟動時或低速帶負載運行 時也能穩定運轉。
【附圖說明】
[0056] 圖1為本發明【背景技術】提供的異步電機的T形等效電路的原理圖；
[0057] 圖2為本發明一實施例提供的一種電機相電阻自整定方法的流程示意圖。
[005引圖3為本發明另一實施例提供的一種電機相電阻自整定系統的示意框圖。
【具體實施方式】
[0059] 下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0060] 參見圖2，本發明一實施例提供的一種電機相電阻自整定方法，當電機啟動時或低 于預設速度運轉時，運行W下步驟：
[0061] 步驟S1、通過變頻器控制電路分別從電機的u、v、w=相電中讀取電機的采樣電流 Iu、IV、Iw;
[00創步驟S2、對采樣電流Iu、Iv、Iw進行CLA服變換，得到靜態兩相DQ坐標下的采樣電流 Id、Iq,其中，Id為D軸采樣電流，I功Q軸采樣電流；
[0063] 步驟53、根據公式4]1邑=日1^1日]1(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間的角度4]1邑；
[0064] 步驟S4、判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo下 變頻器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟Sl ;
[0065] 步驟S5、將當前載波頻率時按預設幅度變化為載波頻率fi，并更新相應硬件寄存器 中的載波頻率值；
[0066] 步驟S6、對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電壓 郵_〇_2 ;
[0067] 步驟S7、根據公支
（1)，計算電機相電阻Rs的阻值；
[0068] 步驟S8、將Rs代入電機數學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電機數學模型 為
Us為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的角速 度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵磁電感量，is為 通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉子線圈的電流。
[0069] 需要說明的是，所述預設速度根據歷史經驗值進行設置。
[0070] 由上述技術方案可知，本發明提供的運種電機相電阻自整定方法，通過在電機采 樣電流角度AngG (80° ,110°)時，進行載波頻率變換，W得到不同載波頻率下的輸出電壓， 并對不同頻率下的輸出電壓進行濾波，根據濾波后的電壓值進行相電阻Rs的阻值計算，并 根據Rs的阻值對電機進行矢量控制，從而實現根據Rs的阻值變化自適應地對電機進行矢量 控制，相比現有技術，能降低電機相電阻Rs阻值變化對電機性能的影響，保證電機啟動時或 低速帶負載運行時也能穩定運轉。
[0071] 進一步地，步驟S7中的公式(1)由W下附圖中未示出的步驟推導得出：
[007^ 步驟S71、根據公式郵_i = Id_:lRs+ A 郵_1(2)和公式ud_2 = Id_2Rs+ A 郵_2(3)可 W得到：
[0073]
.，：
[0074] 其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f 0下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓；
[0075] 步驟S72、根據電機采樣電流Id大于預設電流值時PWM死區帶來的電壓誤差與載波 頻率成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預設時間內是變化緩慢 的量，可視為常數，可W得到：
[0076] UD o i - Rs X ID+ A 郵_。碰1 巧）、郵_〇_2 - Rs X ID+ A 郵_。碰2 (6)和 A 郵_。碰2 - 1.5 X A 郵_口碰1 (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_〇_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0077] 步驟S73、將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[007引 ud_0_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_0_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0079] 步驟S74、公式(9)-公式(8)，得到:2 (郵_。_2-郵_。_1) = A 郵_p^i (10)
[0080] 步驟S75、將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。
[0081 ] 進一步地，所述一階濾波具體為根據公式UD_〇_x= (l-a)*u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾 波,得到濾波電壓UD_o_x ,其中，U〇_xs為U〇_x的乂樣值，X = 1或2,0《曰《1。
[0082] 優選地，a = 0.98"a = 0.98為根據歷史經驗值進行設置，在該參數值下，一階濾波 效果最好。
[0083] 優選地，所述一階濾波的時間常數為100ms。
[0084] 需要說明的是，上述步驟S72中的預設電流值和預設時間根據歷史經驗值進行設 置。
[0085] 上述步驟S72中電機采樣電流Id大于預設電流值時Pmi死區帶來的電壓誤差與載 波頻率成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預設時間內是變化緩 慢的量，可視為常數，是根據如下的假設及驗證過程推導出來的：
[0086] Aud_i和Aud_2是由于PWM死區、載波、電阻變化等因素造成的電壓誤差，從公式(4) 可W看出，由于A UD_1和A UD_2的存在，相電阻Rs的阻值很難準確求出來，而且電機低速運行 時A UD_1和A UD_2的值很高，比如在載波頻率為2K時，PWM死區時間為6us時，PWM死區對電機 輸出電壓的影響可W達到30V左右。
[0087] 為了驗證PWM死區、電阻變化因素造成的電壓誤差在變頻器中的影響，進行如下假 設1和假設2并提出解決方案：
[0088] 假設1:電機采樣電流Id大于預設電流值時，Pmi死區帶來的電壓誤差與載波頻率 成正比如2K載波下，例如：載波頻率為2K時，A UD_pwml = 30V ;載波頻率為4K時，A UD_pwm2 = 60V。
[0089] 假設2:在電流變化緩慢的情況下，影響電壓變化的是溫度造成的電阻阻值的漂 移，相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響Aud_Rs在預設時間內是變化緩慢的量，可視為 常數。
[0090] 針對假設1和假設2,給出W下驗證過程和解決方案：
[0091] 1、因為電機運行在低速狀態，所W可W對變頻器的輸出電壓11。_1和11。_2進行濾波， 將變頻器的采樣干擾和線路干擾消除；
[0092] 2、由于I=Asin(0)，在電機電流I的角度6 = !時開始進行PWM變載波，變換后的 載波頻率fi為當前載波頻率時的1.5倍，因為運個時刻電流值大于預設電流值，上面的假設1 的條件是成立的；故上述步驟S4中，將Ang的角度范圍縮小在90度兩側AngG (80° ,110°)進 行判斷。
[0093] 3、因為電機是低速運行，所W變載波后進行一階濾波的時間常數定在100ms，在運 個時間常數下，因為電機是低速甚至是零速運行，而且電流選定的工作點是9 = I，因此電 流在預設時間內是基本不變的，上面的假設2的條件也是成立的。
[0094] 參見圖3,本發明還提出了一種電機相電阻自整定系統100,應用于電機啟動時或 低于預設速度運轉時，包括：
[00M]讀取單元101，用于通過變頻器控制電路分別從電機的u、v、w立相電中讀取電機的 采樣電流Iu、Iv、Iw;
[0096] 坐標變換單元102，用于對采樣電流lu、Iv、Iw進行CLAm(變換，得到靜態兩相DQ坐標 下的采樣電流Id、Iq，其中，Id為D軸采樣電流，I功Q軸采樣電流；
[0097] 角度計算單元103，用于根據公式4叫=曰1^1曰11(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間 的角度Ang;
[0098] 判斷單元104,用于判斷所述角度Ang是否滿足AngG (80° ,110°)，若是，對當前載 波頻率時下變頻器輸出的電壓山_1進行一階濾波，得到濾波電壓加_。_1，否則，返回步驟Sl;
[0099] 載波變換單元105,用于將當前載波頻率時按預設幅度變化為載波頻率fi，并更新 相應硬件寄存器中的載波頻率值；
[0100] 濾波單元106,用于對載波頻率fi下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾 波電壓UD_d_2;
[0101] 阻值計算單元1〇7，用于根據公^5 ，計算電機相 電阻Rs的阻值；
[0102] 矢量控制單元108,用于將Rs代入電機數學模型，W進行電機矢量控制;其中，所述 電機數學模型為
，Us為電機的輸出電壓，Ws為電 機定子的角速度，Lsn為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵 磁電感量，^為通過電機定子線圈的電流，^^為通過電機轉子線圈的電流。 復 T
[0103] 優選地，所述阻值計算單元107具體用于：
[0104] 根據公式郵_1 = IdjRs+ A郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ A郵_2 (3)可W得到：
[0105]
4)，
[0106] 其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸 上的水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_1為電機D軸電壓在正交 軸上的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;11。_1二郵J-A郵_1，為載波頻 率f 0下變頻器輸出的電壓;11。_2 =加_2- A加_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓；
[0107] 根據電機采樣電流Id大于預設電流值時PWM死區帶來的電壓誤差與載波頻率成正 比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響A UD_Rs在預設時間內是變化緩慢的量，可視 為常數，可W得到：
[010引 郵_。_1 - Rs X Id+ A 郵_。碰1 巧）、郵_。_2 - Rs X Id+ A 郵_。碰2(6)和 A 郵_。碰2 - 1.5 X A UD pwmi (7)，其中，Id=Id_2-Id_i，ud_0_i = ud_2-ud_i，A 郵_p"ix= A 郵_2_ A UD_1 ,X = 1或2,當X = 1時，A 郵_。?功載波頻率時下PWM死區帶來的電壓誤差，郵_。_功載波頻率時下電機的輸出電壓；當X =2時，A UD_p?勸載波頻率fi下PWM死區帶來的電壓誤差，ud_d_2為載波頻率fi下電機的輸出 電壓；
[0109] 將公式(7)帶入公式(5)和公式(6)兩式得到：
[0110] ud_〇_i = Rs X Id+ A 郵_口碰1(8)和郵_〇_2 = Rs X Id+1.5 A 郵j"i(9);
[0111] 根據公式(9)-公式(8)，得到:2(郵_。_2-郵_。_1) = A郵_。碰1( 10)
[0112] 將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。
[0113] 本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種 形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技 術方案，均落在本發明的保護范圍之內。術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解 為指示或暗示相對重要性。術語"多個"指兩個或兩個W上，除非另有明確的限定。
【主權項】
1. 一種電機相電阻自整定方法，其特征在于，當電機啟動時或低于預設速度運轉時，運 行W下步驟： 步驟S1、通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W^相電中讀取電機的采樣電流Iu、Iv、 Iw； 步驟S2、對采樣電流lu、Iw進行CLA服變換，得到靜態兩相DQ坐標下的采樣電流Id、Iq， 其中，Id為D軸采樣電流，I訪Q軸采樣電流； 步驟S3、根據公式Ang = a;rctan( Id，Iq)，計算采樣電流Id和Iq之間的角度Ang; 步驟S4、判斷所述角度Ang是否滿足Ange (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo下變頻 器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟S1; 步驟S5、將當前載波頻率時按預設幅度變化為載波頻率fi，并更新相應硬件寄存器中的 載波頻率值； 步驟S6、對載波頻率fl下變頻器輸出的電壓11。_2進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_2; 步驟S7、根據公，計算電機相電阻Rs的阻值； 步驟S8、將Rs代入電機數學模型，W進行電機矢量控制；其中，所述電機數學模型為：扣為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的角速度， Ls。為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵磁電感量，fs.為通 過電機定子線圈的電流，?為通過電機轉子線圈的電流。 ' r2. 根據權利要求1所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，步驟S7中的公式（1)由 W下步驟推導得出： 步驟S71、根據公式郵_1 = Id_iRs+ Δ郵_1 (2)和公式郵_2 = Id_2Rs+ Δ郵_2(3) 可W得到：其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸上的 水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交軸上 的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_功電機D軸電壓在正交軸上 的垂直誤差，A郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;U〇_l = UD_l-Δ郵_1，為載波頻率fo 下變頻器輸出的電壓;Ud_2 = UD_2- Δ UD_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓； 步驟S72、根據電機采樣電流Id大于預設電流值時PWM死區帶來的電壓誤差與載波頻率 成正比，及相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響Δ UD_RS在預設時間內是變化緩慢的量， 可視為常數，可W得到： UD o l -民S X ID+ A UD_pwml ( 5 )、UD_o_2 -民s X ID+ A UD_pwm2 ( 6 )孝口 A UD_pwm2 - 1.5 X Δ UD pwml ( 7 ) ? 其中，Id=Id_2-Id_1，UD_o_1 = UD_2-UD_1，A UD_pmix= A UD_2_ Δ UD_1 ,X = 1或2，當X = 1時，Δ 郵_口碰1 為載波頻率fo下PWM死區帶來的電壓誤差，UD_〇_i為載波頻率fo下電機的輸出電壓；當x = 2 時，Aud_pw?2為載波頻率fl下P麗死區帶來的電壓誤差，郵_。_2為載波頻率fl下電機的輸出電 壓； 步驟S73、將公式(7)帶入公式巧)和公式(6)兩式得到： 郵_〇_1 _ Rs X Id+ A udj麗1 (8)芽口郵_。_2 _ Rs X Id+1.5 Δ 郵_。麗1 (9)； 步驟S74、公式(9)-公式（8)，得到：2(郵_。_2-郵_。_1) = A UD_p麗 1 (10) 步驟S75、將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。3. 根據權利要求1所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，所述一階濾波具體為根 據公式郵_〇_χ = (1 -a) *u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾波，得到濾波電壓UD_〇_x，其中，u〇_xs為u〇_x的采 樣值，χ = 1或2,0《a《l。4. 根據權利要求3所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，a = 0.98。5. 根據權利要求3所述的電機相電阻自整定方法，其特征在于，所述一階濾波的時間常 數為100ms。6. -種電機相電阻自整定系統，其特征在于，應用于電機啟動時或低于預設速度運轉 時，包括： 讀取單元，用于通過變頻器控制電路分別從電機的U、V、W^相電中讀取電機的采樣電 流lu、Iv、Iw; 坐標變換單元，用于對采樣電流lu、Iw進行CLA服變換，得到靜態兩相DQ坐標下的采 樣電流Id、Iq，其中，Id為D軸采樣電流，Iq為Q軸采樣電流； 角度計算單元，用于根據公式4叫=日1^1日11(1〇，19)，計算采樣電流1〇和19之間的角度 Ang； 判斷單元，用于判斷所述角度Ang是否滿足Ange (80° ,110°)，若是，對當前載波頻率fo 下變頻器輸出的電壓Ud_1進行一階濾波，得到濾波電壓UD_d_1，否則，返回步驟S1; 載波變換單元，用于將當前載波頻率時按預設幅度變化為載波頻率fi，并更新相應硬件 寄存器中的載波頻率值； 濾波單元，用于對載波頻率fl下變頻器輸出的電壓Ud_2進行一階濾波，得到濾波電壓 郵_〇_2 ; 阻值計算單元，用于根據公??計算電機相電阻Rs 的阻值； 矢量控制單元，用于將Rs代入電機數學模型，W進行電機矢量控制;其中，所述電機數學 模型為Us為電機的輸出電壓，Ws為電機定子的 角速度，Ls。為電機定子線圈的漏電感量，Lm為電機定子每相繞組對應主磁通的勵磁電感量， f為通過電機定子線圈的電流，為通過電機轉子線圈的電流。 5 r7. 根據權利要求6所述的電機相電阻自整定系統，其特征在于，所述阻值計算單元具體 用于： 根據公式 UD_1 = Id_iRs+ A UD_1(2)和公式 UD_2 二 Id_2Rs+ A 11〇_2(3)可1^ 得到：其中，Id_i為D軸采樣電流Id在正交軸上的垂直分量，Id_2為D軸采樣電流Id在正交軸上的 水平分量，Id_1和Id_2由電流霍爾傳感器采樣所得，為已知量;UD_1為電機D軸電壓在正交軸上 的垂直分量，UD_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平分量；A UD_功電機D軸電壓在正交軸上 的垂直誤差，Δ郵_2為電機D軸電壓在正交軸上的水平誤差;U〇_l = UDJ-Δ郵_1，為載波頻率fo 下變頻器輸出的電壓;Ud_2 = UD_2- Δ UD_2，為載波頻率f 1下變頻器輸出的電壓； 根據電機采樣電流Id大于預設電流值時PWM死區帶來的電壓誤差與載波頻率成正比，及 相電阻Rs阻值漂移對電機輸出電壓的影響Aud_Rs在預設時間內是變化緩慢的量，可視為常 數，可W得到： 郵_〇_1 _ Rs X ID+ A 郵_口碰1 (5)、郵_〇_2 _ Rs X ID+ A 郵_口碰2 (6)芽P Δ 郵_口麗2 _ 1.5 X Δ 郵_口碰1 (7), 其中，ID = I D_2 -1 D_1，郵_〇_1 =郵_廣郵_1，A UD-Pwmx = A 郵_2 - Δ 郵_1 , X = 1 或 2，當 X = 1 時，Δ 郵_口碰1 為載波頻率fo下PWM死區帶來的電壓誤差，UD_〇_i為載波頻率fo下電機的輸出電壓；當x = 2 時，Aud_pw?2為載波頻率fl下P麗死區帶來的電壓誤差，郵_。_2為載波頻率fl下電機的輸出電 壓； 將公式(7)帶入公式巧)和公式(6)兩式得到： 郵_〇_1 _ Rs X Id+ A udj麗1 (8)芽Pud_〇_2 _ Rs X Id+1.5 Δ 郵_。麗1 (9); 根據公式(9)-公式（8)，得到：2(郵_。_2-郵_。_1) = Δ UD_p麗1( 10) 將公式(10)代入公式(9)中，得到公式(1)。8. 根據權利要求6所述的電機相電阻自整定系統，其特征在于，所述一階濾波具體為根 據公式郵_〇_χ = (1 -a) *u〇_x+a*u〇_xs進行一階濾波，得到濾波電壓UD_〇_x，其中，u〇_xs為u〇_x的采 樣值，χ = 1或2,0《a《l。9. 根據權利要求8所述的電機相電阻自整定系統，其特征在于，a = 0.98。10. 根據權利要求8所述的電機相電阻自整定系統，其特征在于，所述一階濾波的時間 常數為100ms。
【文檔編號】H02P21/14GK105978430SQ201610443026
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】武志勇, 于濤
【申請人】盤錦市興隆成套電器制造有限公司