專利名稱：異步電機的定子側電阻的觀測方法
本明涉及一種電機參數觀測技術，特別是一種異步電機的定子側電阻的觀測方法。
在現有的異步電機變頻調速領域內，其控制部分中出現了一些以含有計算定子電流在定子側電阻上的矢量壓降的環節為特征的控制方法。由于電機定子側電阻的實際值隨電機運行溫度不同而變化因而不是常數，為了使電機的定子磁場或定子磁鏈保證為設定值，則必須觀測出定子側電阻實際值以作為上述計算定子電流在定子側電阻上的矢量壓降的根據。
另外由觀測出定子側電阻的實際值大小還可推算出電機運行溫度的高低，以實現電機超溫的指示或保護，而這對變頻下或工頻下運行的異步電機都是有用的。
專利申請號為01106851.5的《異步電機變頻調速中含有基變量的參數的觀測方法》專利文件中載有基變量的觀測方法，而此基變量構成了定子側電阻的觀測方法的基礎。
本發明的目的是提供一種異步電機的定子側電阻的觀測方法。
在包括含有基變量觀測單元在內的異步電機運行裝置的前提下，本發明的技術方案按層次分述如下定子側電阻(RR1)的觀測式為RR1=YG/IK-KK×W1×L1×(Z-B0)×(1-Z),]]>YG為電機的相有功功率，IK為電機的相定子電流(I1)的平方值，L1為電機的定子繞組的相電感，W1為定子角頻率，KK為系數，Z為基變量，B0為漏磁系數，B0＝1-M×M/(L1×L2)，L1及L2分別為電機定子繞組相電感及電機轉子繞組相電感，M為定子繞組和轉子繞組之間相間的互感(見派克模型)。
如YG＞0，則KK＝1；如YG≤0，則KK＝-1。
下面結合附圖對本發明進一步作詳細說明。
圖1為電壓及電流靜座標系中的信號圖。
圖2為定子電壓定向同步座標系中的信號圖。
圖3為定子(或轉子)磁鏈定向同步座標系中的信號圖。
圖4為磁鏈及電流靜座標系中的信號圖。
圖5為觀測子程序圖。圖6為圖5的方框圖。
圖1～圖4分別引自專利申請號為01106851.5的《異步電機變頻調速中含有基變量的參數的觀測方法》專利文件中的圖1～圖4，但圖1對變頻下或工頻下運行的異步電機都是適用的。
在下面的說明中，各矢量或向量均反時針方向旋轉。
在圖1的電壓及電流靜座標系中IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝V1β×I1β+V1α×I1α，V1α及V1β分別為相定子電壓在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
在圖2的定子電壓定向同步座標系中IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1×I1Q，V1為相定子電壓且與Q軸同軸，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量。
在圖3的定子(或轉子)磁鏈定向同步座標系中IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1D×I1D+V1Q×I1Q，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量，V1D及V1Q分別為相定子電壓在D軸及Q軸上的分量，相定子磁鏈Ψ1(或相轉子磁鏈Ψ2)與D軸同軸。
在圖4的磁鏈及電流靜座標系中IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝W1×(I1β×Ψ1α-I1α×Ψ1β)，Ψ1α及Ψ1β分別為相定子磁鏈在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
在圖5的觀測子程序中方框50、51、52、53及54為基變量觀測單元，用以計算Z及IK值，其中程序內容與專利申請號為01106851.5的《異步電機變頻調速中含有基變量的參數的觀測方法》專利文件中的方框50、51、52、53及54的程序內容完全相同。方框61、62、63及64中的程序則用以計算YG值；方框51與61、52與62、53與63及54與64各自組成一組，但這四組中只用其中的一組。方框65中的程序用以計算定子側電阻RR1的觀測值。
圖5中的AA、BB及CC均為中間變量，EE1及EE2為行語句標號，“*”及“SQR”符號分別代表乘法和開平方，方框65中基變量的函數也可用以基變量為表格地址預先制成表格而進行查表得出。整個程序用單片計算機高級語言BASIC51或BASIC96寫成(用于INTEL單片計算機)。對于其他單片計算機或數據處理器則可根據本發明所述各觀測式分別用各自適合的計算機語言進行編程。
由于電機熱慣性很大，電機運行溫度及定子側電阻值都變化緩慢，故在需要的情況下對于定子側電阻的觀測可以間歇工作制方式進行；還可對所輸出的觀測值進行數字濾波處理以增強抗干擾能力；當|YG|絕對值很小時還可中止觀測。
本發明的優特點如下一、以基變量作支持，加上前面所述的重要實施內容后而獲得異步電機定子側電阻的高精確度觀測值，所觀測值并自動適應電機溫度的變化。二、定子側電阻觀測值直接輸出而不經過任何調節器，反應快速，從而能滿足各種控制方式變頻調速的要求，例如現有應用中之一的要求是通過定子側電阻觀測值而將定子磁鏈保持在給定值上，同時又能在與轉矩控制之間實現解耦功能。三、用途廣，適用諸如矢量控制、直接轉矩控制、壓頻比(V/F)控制等各種控制方式的變頻調速，還可用于異步電機(包括在工頻下)的溫度指示或超溫保護(用公知的電阻—溫度換算方法對定子側電阻觀測值進行換算后)。四、與美國專利US 6,281,659(Giuseppe2001年8月28日)相比較，本發明的優點為不僅觀測構成簡單，更重要是，既不存有在定子電流平面上去尋找一個合適參照點Pr時所帶來的困惑，又免除了在寬廣工作范圍內如何精確設置增益系數K時所帶來的困難。
權利要求
1.一種異步電機的定子側電阻的觀測方法，包括含有基變量觀測單元在內的異步電機運行裝置，其特征是定子側電阻(RR1)的觀測式為RR1=YG/IK-KK×W1×L1×(Z-B0)×(1-Z),]]>YG為電機的相有功功率，IK為電機的相定子電流(I1)的平方值，L1為電機的定子繞組的相電感，W1為定子角頻率，KK為系數，Z為基變量，B0為漏磁系數。
2.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征是如YG＞0，則KK＝1；如 YG≤0，則KK＝-1。
3.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征是在電壓及電流靜座標系中，IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝V1β×I1β+V1α×I1α，Vlα及V1β分別為相定子電壓在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
4.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征是在定子電壓定向同步座標系中，IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1×I1Q，V1為相定子電壓且與Q軸同軸，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量。
5.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征是在定子(或轉子)磁鏈定向同步座標系中，IK＝I1D×I1D+I1Q×I1Q，YG的等效式為YG＝V1D×I1D+V1Q×I1Q，I1D及I1Q分別為相定子電流在D軸及Q軸上的分量，V1D及V1Q分別為相定子電壓在D軸及Q軸上的分量，相定子磁鏈Ψ1(或相轉子磁鏈Ψ2)與D軸同軸。
6.根據權利要求1所述的觀測方法，其特征是在磁鏈及電流靜座標系中，IK＝I1α×I1α+I1β×I1β，YG的等效式為YG＝W1×(I1β×Ψ1α-I1α×Ψ1β)，Ψ1α及Ψ1β分別為相定子磁鏈在α軸及β軸上的分量，I1α及I1β分別為相定子電流在α軸及β軸上的分量。
全文摘要
以基變量作支持構成了異步電機定子側電阻的高精確度觀測方法，觀測值自動適應電機溫度的變化且直接輸出而不經過任何調節器，反應快速。適用諸如矢量控制、直接轉矩控制、壓頻比(V/F)控制等各種控制方式的變頻調速，還可用于異步電機(包括在工頻下)的溫度指示或超溫保護。
文檔編號G01R31/02GK1420360SQ01131549
公開日2003年5月28日 申請日期2001年11月20日 優先權日2001年11月20日
發明者盧驥, 盧偉白 申請人:盧驥
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
