合愉电机

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考虑铁耗电阻的感应电机参数在线辨识技术

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-10-17 17:05【
引 言
感应电机具有原料成本较低,运行中不存在 去磁效应,便于维护和控制等优点,广泛应用于各工业传动场合。为了实现对电机的高性能矢量 控制,需要精确地获取感应上海合愉电机电感、电阻等重要 参数。然而,这些参数容易受温度、集肤效应、磁 链饱和度的影响而发生变化,对电机控制的性能 造成影响。因此,感应电机参数辨识一直是电机 高性能控制方向的研究热点之一。

本文基于考虑铁耗的感应电机状态方程,进 行数学推导,建立了励磁电流计算方法,降低了电 机模型的耦合程度。将电机模型转换成最小二乘 法形式,采用递推最小二乘法( RLS) 辨识方法,对 电机的铁耗等效电阻和转子电阻同时进行了在线 辨识,辨识算法简单、效率高。通过仿真验证了电 机工况变化时该参数辨识算法较好的辨识精度以 及良好的动态性能,为对基于损耗模型的优化方 法进行更好的效率优化提供了可能。

感应电机数学模型

上海合愉感应电机的铁耗一般分为定子铁耗和转子铁耗,考虑到转子铁耗比定子铁耗小很多,因此在实 际应用中,一般只考虑定子铁耗。将定子铁耗部分等效为一个纯电阻 Rm 的损耗,即铁耗等效电 阻。定子铁耗与电机的铁心结构有关,并随着电 机运行状况的改变而变化。在两相静止坐标系的 电机等效模型中,铁耗等效电阻 Rm 与励磁电感并联。

仿真结果
利用 MATLAB 仿真工具进行仿真验证。仿真 设置输入电压为 220 V、50 Hz,逆变器开关频率为 10 kHz,矢量控制中含有电流环和速度环,PI 调 节器选取合适的参数。
一般工况下的辨识
根据铁耗等效电阻计算公式,电机铁耗等效 电阻与转子同步角速度有关。让电机分别空载运 行在 1 000、1 500 r /min 工况下,并在 t = 1 s 开启 辨识算法分别让电机空载运行在 300、500、700、900、 1 100、1 300 r /min 速度下,进行同样的辨识试验, 得到 Rm 辨识误差均<1%,Rr 辨识误差均<3.5%, 说明该算法有较高的辨识精度。
电机转速阶跃变化
电机转速由300 r /min 阶跃变化逐渐至 1 500 r /min 的过程中,模型中铁耗等效电阻随着 电机转速变化而发生阶跃式变化,在 t = 1 s 开启 辨识算法。可以看出,辨识算法能快速响应变化的铁耗等效电阻,Rm 辨识精度较高, 平均辨识误差<0.5%,辨识响应时间<0.05 s; 转子 电阻的值也能较准确辨识,辨识误差<3.5%。
多参数变化时的辨识 在电机实际运行过程中,电机铁耗和转子电 阻可能是同时在变化的,所以假设在 2 ~ 4 s 时转 子电阻线性变化,由 1.22 Ω 增加至 1.80 Ω,电机 转速由 1 000 r /min 线性增加为 1 500 r /min。

结 语
本文基于考虑铁耗等效电阻在内的
上海合愉异步电机 模型,对参数辨识过程中的各个环节进行了分析 和设计,建立新的励磁电流计算模型,降低电机耦 合度; 对电机模型进行数学推导得出最小二乘法 形式,采用含有遗忘因子的 RLS,对铁耗等效电 阻、转子电阻进行了在线辨识; 建 立 稳 定 的 MATLAB 仿真模型,对参数辨识算法进行了验证。 仿真试验结果表明基于 RLS 的参数辨识算 法具有以下优点:
( 1) 有较高的辨识精度,电机空载运行时,铁 耗等效电阻的辨识误差均< 1%,转子电阻的辨识 误差均<4%。
( 2) 具有较快的响应速度,能在转速阶跃变 化、负载阶跃变化的情况下,快速地跟随目标参数 的变化,同时具有较高的辨识精度。
( 3) 在 2 个待辨识参数同时变化时,该辨识算法依然能实现有效辨识,为下一步工况复杂的 试验验证提供了可能性。
( 4) 该辨识方法算法简单,计算量适中,在线 辨识过程中动态性能良好。