CN102594253A - 三相异步电机的参数离线辨识方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相异步电机的参数离线辨识方法，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，从而得到电机绕组的直流电压和直流电流或者交流电压和交流电流；由交流电压、交流电流计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率ω₁、ω₂条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数。本发明的方法无需电机转动就能实验电机参数的辨识，省去了传统参数辨识过程中所需的空载实验，扩大了电机参数辨识的应用范围，辨识出的电机参数准确性获得提高。本发明适用于逆变器控制的三相异步电机调速系统的电机参数离线辨识。

Description

三相异步电机的参数离线辨识方法及装置

技术领域

本发明涉及一种三相异步电机，特别涉及一种三相异步电机的参数离线辨识方法及装置。

背景技术

近年来，感应电机的无速度传感器矢量控制技术快速发展。矢量控制为了进行坐标变换，必须要知道转子磁链的相位，即磁链角。磁链闭环控制时，为了维持转子磁链幅值恒定，必须要得到磁链的具体数值。因此，磁场定向和磁链的幅值在矢量控制中至关重要。磁链的相位角和幅值一般通过磁链观测模型得到，而观测模型都是依据电机的数学模型建立的，观测模型中的大部分观测量表达式都与电机参数密切相关。

电机经长时间运行后，由于老化及电机运行过程中的发热等原因，电机参数也会发生变化。其次，变频调速系统的电机往往来自不同厂家，即使同一厂家生产的相同型号电机，参数也不完全一样。电机参数不准确会导致磁链观测产生误差，直接影响到磁场定向，从而影响矢量控制的性能。因此，无速度传感器矢量控制离不开准确的电机参数。准确的电机参数初值可以使控制系统在运行过程中获得优良的控制性能，并为系统运行过程中参数的在线辨识奠定好的基础。

传统的电机参数离线辨识方法主要通过直流实验获得电机的定子电阻值，通过堵转实验获得电机定转子的漏感和转子电阻值，通过空载实验获得电机互感值。实际变频调速系统中往往难以直接应用。首先，在调速系统中，很难实现电机转子的堵转；其次，工业现场电机所带负载常常是不可卸的，无法满足空载实验条件。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种使电机在静止状态下进行参数识别的三相异步电机的参数离线辨识方法及装置，本发明的方法无需电机转动就能实验电机参数的辨识，省去了传统参数辨识过程中所需的空载实验，特别是在电机带载的条件下也能实验电机参数辨识，扩大了电机参数辨识的应用范围，辨识出的电机参数准确性获得提高。

三相异步电机的参数离线辨识方法，包括：

步骤一，通过以下步骤辨识定子电阻：

S10，对控制器设置第一直流的参考电流；

S11，通过控制器控制逆变器，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，这种方式分三次进行，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，将检测的电流反馈到控制器，参考电流与反馈电流的差值作为PI调节输入，并依据PI调节的输出进行PWM调制，控制器对一相绕组的电流和电压进行分析，该分析根据上述等效方式进行，从而得到电机绕组的直流电压和直流电流；

S12，对控制器设置第二直流的参考电流；

S13，重复步骤S11；

S14，控制器根据两次检测得到的直流电压和直流电流计算电机的定子电阻；

直流实验时，加在电机两端的电压U_α与电流I_α存在如下关系：

U_α＝U₁(I_α)+U₂+R_sI_α

式中U₁(I_α)为由开关管导通关断时死区时间引起的非线性电压误差，U₂为逆变器开关管管压降，R_s为定子电阻。其中非线性电压误差U₁(I_α)，可以通过选择给定电流参考，使逆变器尽量工作在线性区来避免；可以看出采用直流增量法选择两个不同的直流参考电流用两次直流实验的电压差、电流差辨识定子电阻可以有效避免管压降U₂的影响。

步骤二，通过以下步骤对电机定子漏感、转子漏感、转子电阻以及电机互感进行辨识：

S20，对控制器设置直流量加交流分量的第三参考电流，该第三参考电流的频率为ω₁；

S21，通过控制器控制逆变器，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，这种方式分三次进行，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，将检测的电流反馈到控制器，参考电流与反馈电流的差值作为PI调节输入，并依据PI调节的输出进行PWM调制，控制器对一相绕组的电流和电压进行分析，该分析根据上述等效方式进行，从而得到电机绕组的交流电压和交流电流；

S22，改变第三参考电流给定中的交流分量频率为ω₂；

S23，重复步骤21；

S24，根据步骤S21和步骤S23分别得到的交流电压和交流电流，控制器计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率ω₁、ω₂条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数。

三相异步电机的参数离线辨识装置，包括传感器，用于检测输出到电机的端电流；以及

控制器，根据传感器提供的反馈电流以及给定的参考电流进行PI调节，并根据预置的数学模型对电流电压进行傅里叶分析，从而在得到电机绕组的直流电流和直流电压，以及得到交流电压和交流电流后，控制器计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数；控制器还根据PI调节产生的电压输出PWM调制信号；以及

逆变器，根据控制器提供的PWM信号进行工作而输出电流至电机，使电机三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，从而使电机在静态情况下进行参数识别。

采用了上述方案，传统的依据感应电机T型等效电路采用单相实验和空载实验辨识电机的转子电阻R_r、定转子漏感L_ls和L_lr、互感L_m参数的方法，需要单相实验时给定的频率足够大并假设互感支路的阻抗远远大于转子侧阻抗使互感支路等效为开路。

感应电机的T型等效电路的等效阻抗：

$R_{\mathrm{eq}}=R_s+\frac{{\mathrm{\ω}}^2{L}_m^2{R}_r}{R_r^2+{\mathrm{\ω}}^2{(L_m+L_{\mathrm{lr}})}^2}---\left(1\right)$

$X_{\mathrm{eq}}=\mathrm{\ω}\frac{R_r^2{L}_m+{\mathrm{\ω}}^2(L_m+L_{\mathrm{lr}})L_m{L}_{\mathrm{lr}}}{R_r^2+{\mathrm{\ω}}^2{(L_m+L_{\mathrm{lr}})}^2}$

由式(1)可知，单相实验ω足够大时，

$R_{\mathrm{eq}}\≈R_s+{\left(\frac{L_m}{L_m+L_{\mathrm{lr}}}\right)}^2{R}_r=R_s+k^2{R}_r,$ 其中 $k=\frac{L_m}{L_m+L_{\mathrm{lr}}}$

可以看出T型等效电路单相实验求出的转子电阻R_r比实际转子电阻偏小，且L_lr/L_m越大，R_r误差越大。因此用T型等效电路辨识出的电机转子电阻值存在理论误差。而且在实际应用时，考虑集肤效应和转子齿槽的影响，转子回路参数会随着频率的增大而发生变化，具体表现为随频率增大，电阻增大而漏感会略微减小。这样更加增大了参数辨识的不准确度。而本发明的方法及装置没有对电机的等效电路作任何近似和假设，本发明的方法通过两组不同频率的单相检测得到感应电机等效电路两种不同频率下的阻抗，逆gamma(逆Γ)型等效电路时，在定子电阻已知条件下可以解算出等效电路的所有参数，再由逆gamma(逆Γ)型等效电路参数可反推出电机T型等效电路参数，该方法对频率的选择无任何限制，因此在单相检测频率较小时，电阻和电感受频率影响较小，辨识出的电机参数准确性获得提高。并且本发明的方法无需电机转动就能实验电机参数的辨识，省去了传统参数辨识过程中所需的空载实验，特别是在电机带载的条件下也能实验电机参数辨识，扩大了电机参数辨识的应用范围。在辨识出电机逆gamma(逆Γ)型等效电路的等效互感L′_m后，还对其进行了修正，使得等效互感L′_m逼近真实值，精度获得了进一步提高，因此由逆gamma(逆Γ)等效电路推算出的电机T型等效电路参数的精度也就获得了进一步提高。

附图说明

图1为本发明的三相异步电机的参数离线辨识装置的电路示意图；

图2a为三电平逆变器与电机的三相绕组连接的电路图；

图2b为两电平逆变器与电机的三相绕组连接的电路图；

图3为本发明的三相异步电机的参数离线辨识方法的示意图；

图4为电机三相绕组的第一种等效电路图；

图5为电机三相绕组的第二种等效电路图；

图6为电机三相绕组的第三种等效电路图；

图7为电机的逆gamma型(逆Γ型)等效电路图；

图8电机的T型等效电路图。

具体实施方式

本发明对于三电平和两电平逆变器控制的三相异步电机调速系统都能有效实现电机参数的离线辨识。下面以三电平逆变器控制的三相异步电机调速系统为例介绍电机参数离线辨识的方法。

参照图1和图2a，本发明的三相异步电机的参数离线辨识装置，包括传感器10，用于检测输出到电机的端电流，传感器为霍尔传感器；以及

控制器20，根据传感器提供的反馈电流以及给定的参考电流进行PI调节，并根据预置的数学模型对电流电压进行傅里叶分析，从而在得到电机绕组的直流电流和直流电压，以及得到交流电压和交流电流后，控制器计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数；控制器还根据PI调节产生的电压输出PWM调制信号；控制器为DSP；以及

逆变器30，根据控制器提供的PWM信号进行工作而输出电压至电机，使电机三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，从而使电机在静态情况下进行参数识别。

参照图3，三相异步电机的参数离线辨识方法，

步骤一，通过以下步骤辨识定子电阻：

S10，对控制器设置第一直流的参考电流；

S11，通过控制器控制逆变器，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，这种方式分三次进行，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，将检测的电流反馈到控制器，参考电流与反馈电流的差值作为PI调节输入，并依据PI调节的输出进行PWM调制，控制器对一相绕组的电流和电压进行分析，该分析根据上述等效方式进行，从而得到电机绕组的直流电压和直流电流；

参照图2及图4至图8，执行步骤S11的具体过程如下：

检测A相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从A相绕组流入，从B相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流和PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到直流电压U_1a和直流电流I_1a；

检测B相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从B相绕组流入，从A相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流和PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到直流电压U_1b和直流电流I_1b；

检测C相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从C相绕组流入，从A相绕组、B相绕组流出，控制器对传感器获取的电流和PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到直流电压U_1c和直流电流I_1c；

以上过程通过控制图1中逆变器30实现，图2a为三电平逆变器，控制A相开关管S_a1、S_a2与S_a3、S_a4交替导通关断，S_b1、S_b2和S_c1、S_c2关断，S_b3、S_b4和S_c3、S_c4导通，可使电流从A相绕组流入，从B相绕组、C相绕组流出；控制B相开关管S_b1、S_b2与S_b3、S_b4交替导通关断，S_a1、S_a2和S_c1、S_c2关断，S_a3、S_a4和S_c3、S_c4导通，可使电流从B相绕组流入，从A相绕组、C相绕组流出；控制C相开关管S_c1、S_c2与S_c3、S_c4交替导通关断，S_a1、S_a2和S_b1、S_b2关断，S_a3、S_a4和S_b3、S_b4导通，可使电流从C相绕组流入，从A相绕组、B相绕组流出。图2b为两电平逆变器，控制A相开关管S_a1与S_a2交替导通关断，S_b1和S_c1关断，S_b2和S_c2导通，可使电流从A相绕组流入，从B相绕组、C相绕组流出；控制B相开关管S_b1与S_b2交替导通关断，S_a1和S_c1关断，S_a2和S_c2导通，可使电流从B相绕组流入，从A相绕组、C相绕组流出；控制C相开关管S_c1与S_c2交替导通关断，S_a1和S_b1关断，S_a2和S_b2导通，可使电流从C相绕组流入，从A相绕组、B相绕组流出。

S12，对控制器设置第二直流的参考电流；

S13，重复步骤S11：当步骤S11执行完毕，控制器在获取第二直流的参考电流I₂后：重复步骤S11，再次得到的直流电压，直流电流依次为U_2a、U_2b、U_2c、I_2a、I_2b、I_2c；

S14，控制器根据两次检测得到的直流电压和直流电流计算电机的定子电阻；计算感应电机的定子电阻的计算公式为：

$R_s=\frac{\mathrm{\ΔU}}{\mathrm{\ΔI}}=\frac{U_{1a}+U_{1b}+U_{1c}-U_{2a}-U_{2b}-U_{2c}}{I_{1a}+I_{1b}+I_{1c}-I_{2a}-I_{2b}-I_{2c}}---\left(1\right).$

步骤二，通过以下步骤对电机定子漏感、转子漏感、转子电阻以及电机互感进行辨识：

S20，对控制器设置直流量加交流分量的第三参考电流，该第三参考电流的频率为ω₁；

S21，通过控制器控制逆变器，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，这种方式分三次进行，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，将检测的电流反馈到控制器，该反馈电流作为控制器进行PI调节以及PWM调制，控制器对一相绕组的电流和电压进行分析，该分析根据上述等效方式进行，从而得到电机绕组的交流电压和交流电流；

执行步骤S21的具体过程如下：

检测A相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从A相绕组流入，从B相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流，PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到频率为ω₁时交流电压、交流电流的幅值U_a(ω₁)、I_a(ω₁)及两者的相位差θ_a(ω₁)；

检测B相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从B相绕组流入，从A相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流，PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到频率为ω₁时交流电压、交流电流的幅值U_b(ω₁)、I_b(ω₁)及两者的相位差θ_b(ω₁)；

检测C相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从C相绕组流入，从A相绕组、B相绕组流出，控制器对传感器获取的电流，PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到频率为ω₁时交流电压、交流电流的幅值U_c(ω₁)、I_c(ω₁)及两者的相位差θ_c(ω₁)；

S22，改变第三参考电流给定中的交流分量频率为ω₂；

S23，重复步骤21：当步骤S21执行完毕，控制器在获取频率为ω₂的交流分量的第三参考电流，重复步骤S21，得到的频率为ω₂时的交流电压、交流电流幅值及两者的相位差分别为：U_a(ω₂)、U_b(ω₂)、U_c(ω₂)、I_a(ω₂)、I_b(ω₂)、I_c(ω₂)、θ_a(ω₂)、θ_b(ω₂)、θ_c(ω₂)。

参照图7，S24，根据步骤S21和步骤S23分别得到的交流电压和交流电流，控制器计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率ω₁、ω₂条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数。计算感应电机的逆gamma(也叫做逆Γ)等效电路参数：等效转子电阻R′_r、总漏感σL_s及等效互感L′_m；计算公式为：

$R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_b\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_b\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_b\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_c\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_c\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_c\left({\mathrm{\ω}}_1\right)]-R_s$

$R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_2\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)]-R_s$

$X\left({\mathrm{\ω}}_1\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)]$

$X\left({\mathrm{\ω}}_2\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)]$

$R_r^{\′}=\frac{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_2\right)\×R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)\×({\mathrm{\ω}}_1^2-{\mathrm{\ω}}_2^2)}{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_2\right)\×{\mathrm{\ω}}_1^2-R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)\×{\mathrm{\ω}}_2^2}$

$L_m^{\′}=\frac{R_r^{\′}}{{\mathrm{\ω}}_1}\×\sqrt{\left|\frac{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)-R_r^{\′}}\right|}$

$\mathrm{\σ}{L}_s=\frac{X\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{{\mathrm{\ω}}_1}-\frac{L_m^{\′}\×{R_r^{\′}}^2}{{R_r^{\′}}^2+{({\mathrm{\ω}}_1\×L_m^{\′})}^2}---\left(2\right);$

参照图8，最后再由两个不同频率ω₁、ω₂条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数，计算公式如下：

$L_{\mathrm{ls}}=L_{\mathrm{lr}}=\frac{1}{2}\mathrm{\σ}{L}_s$

$L_m=\frac{L_m^{\′}+\sqrt{{L_m^{\′}}^2+4L_m^{\′}{L}_{\mathrm{lr}}}}{2}$

$R_r=R_r^{\′}{\left(\frac{L_m+L_{\mathrm{lr}}}{L_m}\right)}^2---\left(3\right)$

其中R_r为转子电阻，L_m为互感，L_ls、L_lr为定转子漏感。

步骤S24中，在计算电机逆gamma等效电路的阻抗后，还对等效互感进行迭代修正，从而得到修正后的L′_m，迭代修正的计算式如下：

$X\left({\mathrm{\ω}}_2\right)={\mathrm{\ω}}_2\mathrm{\σ}{L}_s+\mathrm{\ω}\frac{L_m^{\′}{R_r^{\′}}^2}{{R_r^{\′}}^2+{\mathrm{\ω}}_2^2{L_m^{\′}}^2}---\left(4\right).$

采用迭代法时，执行下面的迭代步骤：

S1、设定迭代步长ΔL′_m、最小误差err_min，L′_m的初值L′_m(0)为之前以辨识出的结果；

S2、输入电抗值X(ω₂)；

S3、根据已知互感和公式计算X及误差err(0)＝|X-X(ω₂)|；

S4、判断是否满足err(0)＜err_min，若满足条件，此时的互感就是辨识的互感值。反之，令L′_m＝L′_m+ΔL′_m，由公式(1)计算X及误差err₊＝|X-X(ω₂)|，判断err₊＜err(0)是否成立，若成立则执行步骤5，反之，执行步骤6；

S5、令L′_m＝L′_m+ΔL′_m，计算X及误差err＝|X-X(ω₂)|；重复步骤5直到err＜err_min；

S6、令L′_m＝L′_m-ΔL′_m，计算X及误差err＝|X-X(ω₂)|；重复步骤6直到err＜err_min；

S7、输出等效互感L′_m。

Claims (8)

1.三相异步电机的参数离线辨识方法，其特征在于：

步骤一，通过以下步骤辨识定子电阻：

S10，对控制器设置第一直流的参考电流；

S11，通过控制器控制逆变器，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，这种方式分三次进行，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，将检测的电流反馈到控制器，参考电流与反馈电流的差值作为PI调节输入，并依据PI调节的输出进行PWM调制，控制器对一相绕组的电流和电压进行分析，该分析根据上述等效方式进行，从而得到电机绕组的直流电压和直流电流；

S12，对控制器设置第二直流的参考电流；

S13，重复步骤S11；

S14，控制器根据两次检测得到的直流电压和直流电流计算电机的定子电阻；

步骤二，通过以下步骤对电机定子漏感、转子漏感、转子电阻以及电机互感进行辨识：

S20，对控制器设置直流量加交流分量的第三参考电流，该第三参考电流的频率为ω₁；

S21，通过控制器控制逆变器，逆变器输出的电流使电机的三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，这种方式分三次进行，每一次进行时通过传感器检测一相绕组的端电流，将检测的电流反馈到控制器，参考电流与反馈电流的差值作为PI调节输入，并依据PI调节的输出进行PWM调制，控制器对一相绕组的电流和电压进行分析，该分析根据上述等效方式进行，从而得到电机绕组的交流电压和交流电流；

S22，改变第三参考电流给定中的交流分量频率为ω₂；

S23，重复步骤21；

S24，根据步骤S21和步骤S23分别得到的交流电压和交流电流，控制器计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率ω₁、ω₂条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数。

2.根据权利要求1所述的三相异步电机的参数离线辨识方法，其特征在于：所述步骤一中，执行步骤S11的具体过程如下：

检测A相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从A相绕组流入，从B相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流和PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到直流电压U_1a和直流电流I_1a；

检测B相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从B相绕组流入，从A相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流和PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到直流电压U_1b和直流电流I_1b；

检测C相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从C相绕组流入，从A相绕组、B相绕组流出，控制器对传感器获取的电流和PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到直流电压U_1c和直流电流I_1c；

当步骤S11执行完毕，控制器在获取第二直流的参考电流I₂后：重复步骤S11，再次得到的直流电压，直流电流依次为U_2a、U_2b、U_2c、I_2a、I_2b、I_2c；计算感应电机的定子电阻的计算公式为：

$R_s=\frac{\mathrm{\ΔU}}{\mathrm{\ΔI}}=\frac{U_{1a}+U_{1b}+U_{1c}-U_{2a}-U_{2b}-U_{2c}}{I_{1a}+I_{1b}+I_{1c}-I_{2a}-I_{2b}-I_{2c}}---\left(1\right).$

3.根据权利要求1所述的三相异步电机的参数离线辨识方法，其特征在于：执行步骤S21的具体过程如下：

检测A相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从A相绕组流入，从B相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流，PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到频率为ω₁时交流电压、交流电流的幅值U_a(ω₁)、I_a(ω₁)及两者的相位差θ_a(ω₁)；

检测B相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从B相绕组流入，从A相绕组、C相绕组流出，控制器对传感器获取的电流，PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到频率为ω₁时交流电压、交流电流的幅值U_b(ω₁)、I_b(ω₁)及两者的相位差θ_b(ω₁)；

检测C相绕组的电流，控制器控制逆变器使电流从C相绕组流入，从A相绕组、B相绕组流出，控制器对传感器获取的电流，PI调节输出电压进行傅里叶分析，得到频率为ω₁时交流电压、交流电流的幅值U_c(ω₁)、I_c(ω₁)及两者的相位差θ_c(ω₁)；

当步骤S21执行完毕，控制器在获取频率为ω₂的交流分量的第三参考电流，重复步骤S21，得到的频率为ω₂时的交流电压、交流电流幅值及两者的相位差分别为：U_a(ω₂)、U_b(ω₂)、U_c(ω₂)、I_a(ω₂)、I_b(ω₂)、I_c(ω₂)、θ_a(ω₂)、θ_b(ω₂)、θ_c(ω₂)；

计算感应电机的逆gamma等效电路参数：等效转子电阻R′_r、总漏感σL_s及等效互感L′_m；计算公式为：

$R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_b\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_b\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_b\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_c\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_c\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_c\left({\mathrm{\ω}}_1\right)]-R_s$

$R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_2\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\cos {\mathrm{\θ}}_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)]-R_s$

$X\left({\mathrm{\ω}}_1\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)+\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_1\right)]$

$X\left({\mathrm{\ω}}_2\right)=\frac{1}{3}[\frac{U_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_b\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_a\left({\mathrm{\ω}}_2\right)+\frac{U_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}{I_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)}\sin {\mathrm{\θ}}_c\left({\mathrm{\ω}}_2\right)]$

$R_r^{\′}=\frac{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_2\right)\×R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)\×({\mathrm{\ω}}_1^2-{\mathrm{\ω}}_2^2)}{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_2\right)\×{\mathrm{\ω}}_1^2-R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)\×{\mathrm{\ω}}_2^2}$

$L_m^{\′}=\frac{R_r^{\′}}{{\mathrm{\ω}}_1}\×\sqrt{\left|\frac{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{R_{\mathrm{eq}}\left({\mathrm{\ω}}_1\right)-R_r^{\′}}\right|}$

$\mathrm{\σ}{L}_s=\frac{X\left({\mathrm{\ω}}_1\right)}{{\mathrm{\ω}}_1}-\frac{L_m^{\′}\×{R_r^{\′}}^2}{{R_r^{\′}}^2+{({\mathrm{\ω}}_1\×L_m^{\′})}^2}---\left(2\right);$

最后再由两个不同频率ω₁、ω₂条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数，计算公式如下：

$L_{\mathrm{ls}}=L_{\mathrm{lr}}=\frac{1}{2}\mathrm{\σ}{L}_s$

$L_m=\frac{L_m^{\′}+\sqrt{{L_m^{\′}}^2+4L_m^{\′}{L}_{\mathrm{lr}}}}{2}$

$R_r=R_r^{\′}{\left(\frac{L_m+L_{\mathrm{lr}}}{L_m}\right)}^2---\left(3\right)$

其中R_r为转子电阻，L_m为互感，L_ls、L_lr为定转子漏感。

4.根据权利要求1或3所述的三相异步电机的参数离线辨识方法，其特征在于：步骤S24中，在计算电机逆gamma等效电路的阻抗后，还对等效互感进行迭代修正，从而得到修正后的L′_m，迭代修正的计算式如下：

$X\left({\mathrm{\ω}}_2\right)={\mathrm{\ω}}_2\mathrm{\σ}{L}_s+\mathrm{\ω}\frac{L_m^{\′}{R_r^{\′}}^2}{{R_r^{\′}}^2+{\mathrm{\ω}}_2^2{L_m^{\′}}^2}---\left(4\right).$

5.根据权利要求4所述的三相异步电机的参数离线辨识方法，其特征在于：采用迭代法时，执行下面的迭代步骤：

S1、设定迭代步长ΔL′_m、最小误差err_min，L′_m的初值L′_m(0)为之前以辨识出的结果；

S2、输入电抗值X(ω₂)；

S3、根据已知互感和公式

计算X及误差errr(0)＝|X-X(ω₂)|；

S4、判断是否满足err(0)＜err_min，若满足条件，此时的互感就是辨识的互感值。反之，令L′_m＝L′_m+ΔL′_m，由公式(1)计算X及误差err₊＝|X-X(ω₂)|，判断err₊＜err(0)是否成立，若成立则执行步骤5，反之，执行步骤6；

S5、令L′_m＝L′_m+ΔL′_m，计算X及误差err＝|X-X(ω₂)|；重复步骤5直到err＜err_min；

S6、令L′_m＝L′_m-ΔL′_m，计算X及误差err＝|X-X(ω₂)|；重复步骤6直到err＜err_min；

S7、输出等效互感L′_m。

6.一种三相异步电机的参数离线辨识装置，其特征在于：

包括传感器，用于检测输出到电机的相电流；以及

控制器，根据传感器提供的反馈电流以及给定的参考电流进行PI调节，并根据预置的数学模型对电流电压进行傅里叶分析，从而在得到电机绕组的直流电流和直流电压，以及得到交流电压和交流电流后，控制器计算电机逆gamma等效电路的阻抗，再由两个不同频率条件下的阻抗计算电机的等效转子电阻、总漏感和等效互感参数；控制器还根据PI调节产生的电压输出PWM调制信号；以及

逆变器，根据控制器提供的PWM信号进行工作而输出电流至电机，使电机三相绕组的连接方式等效为任意两相绕组并联后再与另一相绕组串联，从而使电机在静态情况下进行参数识别。

7.根据权利要求6所述的三相异步电机的参数离线辨识装置，其特征在于：所述控制器为DSP。

8.根据权利要求6所述的三相异步电机的参数离线辨识装置，其特征在于：所述传感器为霍尔传感器。

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