CN102916647B - 一种在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线测量异步电机转子时间常数的方法，包括如下步骤：预先给定初始参数；取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势；对所述转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值；由所述同步角速度取得转差频率的值；依据转差频率公式取得转子时间常数的值。本发明还涉及一种实现上述在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置。实施本发明的在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置，具有以下有益效果：算法简单、对CPU资源占用较小、测量的转子时间常数精度较高。

Description

一种在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，更具体地说，涉及一种在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置。

背景技术

随着能源短缺和环境问题的日益突出，电动汽车以能量来源多样性和环境污染小的优点，越来越受到重视，各国政府和汽车制造厂商在电动汽车的研究与开发上投入了大量人力及物力。牵引电机作为动力源，在电动汽车中发挥了重要角色。目前，主流的牵引电机主要有永磁同步电机和异步感应电机两种，这两种电机各有优缺点，其相互比较无明显优势。

异步电机以其成本低廉、稳定可靠的优点，得到了很多开发人员的青睐。但它也存在体积大、效率比永磁电机低及控制算法复杂的缺点。近年来，异步电机的制造工艺不断提高，特别是铸铜转子电机的出现，使得异步电的体积更小，效率更高。在控制上，由于异步电机的矢量控制算法受电机参数的影响很大，电机参数的准确性直接影响控制性能，当电机参数的准确性较差时，会使效率和功率因数降低。尤其是转子时间常数，其准确性会影响矢量控制的解耦效果，当转子时间常数的准确性较差时，会使磁场定向和输出转矩出现误差。此外，在异步电机运行过程中，电机参数还会随着电压、电流和温度等环境因素的改变而改变，因此，在控制电机之前，必须准确测量电机参数的值及其变化趋势。

目前，在异步电机的矢量控制中，工程上大都对电机参数采用定值，然后对其做一些补偿，一些学者也提出了在线测量电机参数的方法，但这些方法算法复杂，对CPU资源占用大，且转子时间常数的测量要依赖电机的其他参数，其测量的转子时间常数的精度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述算法复杂、对CPU资源占用大、测量的转子时间常数精度不高的缺陷，提供一种算法简单、对CPU资源占用较小、测量的转子时间常数精度较高的在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在线测量异步电机转子时间常数的方法，包括如下步骤：

A）预先给定初始参数；

B）取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势；

C）对所述转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值；

D）由所述同步角速度取得转差频率的值；

E）依据转差频率公式取得转子时间常数的值。

在本发明所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法中，所述步骤A）进一步包括：

A1）分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数；

A2）分别在线获得电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量。

在本发明所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法中，所述步骤B）进一步包括：

B1）将所述定子电感、转子电感和励磁电感的值代入漏磁系数公式得到漏磁系数的值；

B2）对所述定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量；

B3）依据所述定子电阻、漏磁系数、定子电感、定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量、定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势；

先执行所述步骤B1）再执行步骤B2）或先执行所述步骤B2）再执行步骤B 1）或步骤B1）和步骤B2）同时执行。

在本发明所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法中，所述步骤C）进一步包括：

C1）对所述第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量；

C2）对所述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量进行积分得到转子磁链的值；

C3）将所述感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量除以所述转子磁链得到同步角速度的值。

在本发明所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法中，所述步骤C）进一步包括：

C1’）对所述第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量；

C2’）对所述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量进行积分得到转子磁链的值；

C3’）将所述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量与第一系数相乘得到第一感应电动势，并将所述第一感应电动势与所述感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量相加得到第二感应电动势；

C4’）将所述第二感应电动势除以所述转子磁链得到同步角速度的值；

先执行所述步骤C2’）再执行步骤C3’）或先执行所述步骤C3’）再执行步骤C2’）或步骤C2’）和步骤C3’）同时执行。

在本发明所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法中，所述步骤D）进一步包括：

D1）取得电机转速的值，将所述电机转速与电机极对数相乘得到第一乘积；

D2）将所述同步角速度减去所述第一乘积得到转差频率。

在本发明所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法中，所述步骤E）进一步包括：

E1）将转矩电流除以励磁电流得到电流比值；

E2)将所述电流比值除以所述转差频率得到转子时间常数。

本发明还涉及一种实现上述在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置，包括：

初始参数给定模块：用于预先给定初始参数；

感应电动势取得模块：用于取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势；

同步角速度取得模块：用于对所述转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值；

转差频率取得模块：用于由所述同步角速度取得转差频率的值；

转子时间常数取得模块：用于依据转差频率公式取得转子时间常数的值。

在本发明所述的实现上述在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置中，所述初始参数给定模块进一步包括：

初始参数离线测量单元：用于分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数；

参数在线获得单元：用于分别在线获得电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量。

在本发明所述的实现上述在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置中，所述感应电动势取得模块进一步包括:

漏磁系数取得单元：用于将所述定子电感、转子电感和励磁电感的值代入漏磁系数公式得到漏磁系数的值；

微分计算单元：用于对所述定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量；

定子绕组感应电动势取得单元：用于依据所述定子电阻、漏磁系数、定子电感、定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量、定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势。

实施本发明的在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置，具有以下有益效果：由于通过预先给定初始参数取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势，对转子磁链在定子绕组上的感应电动势经过坐标变化进得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量，对感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量进行积分得到转子磁链的值，将感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量除以转子磁链得到同步角速度的值，对同步角速度积分可得到转子磁链角，此为无速度传感器的控制算法；由同步角速度减去测速装置测得的电机转速与电机极对数的乘积以取得转差频率的值；依据转差频率公式取得转子时间常数的值。由于利用了无速度传感器的控制算法并结合旋变测速，所以其算法简单、对CPU资源占用较小；在计算转子时间常数时，虽然也要依赖其他参数，但由于利用了除法（即感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量除以转子磁链），抵消了其他参数对计算转子时间常数时的影响，所以测量的转子时间常数精度较高。

附图说明

图1是本发明在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置实施例中方法的流程图；

图2是所述实施例中预先给定初始参数的具体流程图；

图3是所述实施例中取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势的具体流程图；

图4是所述实施例中对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值在一种情况下的具体流程图；

图5是所述实施例中对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值在另一种情况下的具体流程图；

图6是所述实施例中由同步角速度取得转差频率的值的具体流程图；

图7是所述实施例中依据转差频率公式取得转子时间常数的值的具体流程图；

图8是所述实施例中方法的流程走向框图；

图9是所述实施例中装置的结构示意图；

图10是所述实施例中初始参数给定模块的结构示意图；

图11是所述实施例中感应电动势取得模块的结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域的普通技术人员能够理解并实施本发明，下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

在本发明在线测量异步电机转子时间常数的方法及装置实施例中，其方法的流程图如图1所示。图1中，其在线测量异步电机转子时间常数的方法包括：

步骤S01预先给定初始参数：为了能建立电压模型，需预先给定一组电机的初始参数。关于本步骤中如何具体的预先给定初始参数，请参见图2，稍后会加以描述。执行完本步骤，执行步骤S02。

步骤S02取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势：依据上述步骤S01给定的初始参数，本步骤中，根据公式取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势。关于本步骤中如何具体的取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势，请参见图3，稍后会加以描述。执行完本步骤，执行步骤S03。

步骤S03对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值：本步骤中，对上述转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值，关于本步骤中如何具体的对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值，请参见图4和图5，稍后也会加以描述。执行完本步骤，执行步骤S04。

步骤S04由同步角速度取得转差频率的值：本步骤中，由上述同步角速度取得转差频率的值，关于本步骤中如何具体的由同步角速度取得转差频率的值，请参见图6，稍后会加以描述。执行完本步骤，执行步骤S05。

步骤S05依据转差频率公式取得转子时间常数的值：由于上述步骤S04已得到转差频率的值，所以，本步骤中，依据转差频率公式取得转子时间常数的值。关于本步骤中如何具体的依据转差频率公式取得转子时间常数的值，请参见图7，稍后会加以描述。

对于本实施例而言，上述预先给定初始参数步骤具体如图2所示，其包括：

步骤S11分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数：本步骤中，分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数，本实施例中，为了描述方便，将定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感分别标记为R_s、L_s、L_r和L_m。执行完本步骤，执行步骤S12。

步骤S12分别在线获得电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量：因为无速度传感器系统适合高速，可先利用测功机把电机拖至高速，给电机发扭矩指令，首先在线测量电机定子三相电压和三相电流，接着对上述三相电压和三相电流分别通过Clark变换（克拉克变换）并分别得到电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量。本实施例中，为了描述方便，将两相静止坐标系下两个轴分别设为α轴和β轴，定子电压在两相静止坐标系下α轴上的分量和定子电压在两相静止坐标系下β轴上的分量分别标记为u_sα和u_sβ，定子电流在两相静止坐标系下α轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下β轴上的分量分别标记为i_sα和i_sβ。值得一提的是，在本实施例的另外一些情况下，两相静止坐标系下两个轴也可以用其他字母表示，例如：x轴和y轴。

对于本实施例而言，上述取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势步骤具体如图3所示，其包括：

步骤S21将定子电感、转子电感和励磁电感的值代入漏磁系数公式得到漏磁系数的值：本实施例中，为了描述方便，将漏磁系数标记为σ，本步骤中，将L_s、L_r和L_m的值代入σ=1-L_m ²/(L_sL_r)中得到σ的值。

步骤S22对定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量：本步骤中，对i_sα和i_sβ分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量，定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量即为定子电流微分值在两相静止坐标系下α轴和β轴上的分量，本实施例中，将定子电流微分值在两相静止坐标系下α轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下β轴上的分量分别标记为和

步骤S23依据定子电阻、漏磁系数、定子电感、定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量、定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势：本步骤中，依据R_s、σ、L_s、u_sα、u_sβ、i_sα、i_sβ、和分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势。本实施例中，为了描述方便，将第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势分别标记为e_α和e_β。本步骤中，将上述R_s、σ、L_s、u_sα、i_sα和代入中通过计算得到e_α的值，将上述R_s、σ、L_s、u_sβ、i_sβ和代入中通过计算得到e_β的值。

值得一提的是，上述步骤S21和步骤S22的执行顺序既可以互换，也可以同时执行，也就是说既可以先执行步骤S21再执行步骤S22，也可以先执行步骤S22再执行步骤S21，或者步骤S21和步骤S22同时执行。

对于本实施例而言，上述对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值在一种情况下的步骤具体如图4所示，其包括：

步骤S31对第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量：本步骤中，对e_α和e_β进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量，上述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量其实就是感应电动势在两相旋转坐标系下两个轴上的分量。本实施例中，为了描述方便，将两相旋转坐标系下两个轴分别设为d轴和q轴，将感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量分别标记为e_d和e_q。值得一提的是，在本实施例的另外一些情况下，两相旋转坐标系下两个轴也可以用其他字母表示，例如：m轴和t轴。具体来讲，对e_α和e_β进行坐标变换即进行得到e_d和e_q的值，其中，为转子磁链角，且上述坐标变换为park变换（派克变换），值得一提的是，本实施例中，的初始值为0。

步骤S32对感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量进行积分得到转子磁链的值：本步骤中，对e_d进行积分得到转子磁链的值，本实施例中，为了描述方便，将转子磁链标记为ψ′_r，本步骤中，进行ψ′_r＝∫e_ddt得到ψ′_r的值。

步骤S33将感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量除以转子磁链得到同步角速度的值：本步骤中，将e_q除以ψ′_r得到同步角速度的值，本实施例中，为了描述方便，将同步角速度标记为ω_e，本步骤中，也即将e_q和ψ′_r的值代入得到ω_e的值。

在本实施例的另外一些情况下，为了使系统性能更稳定，上述对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值的步骤可以进行改进，请参见图5中的步骤S31’-S34’，其实是将图4中的步骤S31-S33换成图5中的步骤S31’-S34’；下面介绍步骤S31’-S34’：

步骤S31’对第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量:本步骤中，对e_α和e_β进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量，上述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量其实就是感应电动势在两相旋转坐标系下两个轴上的分量。本实施例中，为了描述方便，将两相旋转坐标系下两个轴分别设为d轴和q轴，将感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量分别标记为e_d和e_q。值得一提的是，在本实施例的另外一些情况下，两相旋转坐标系下两个轴也可以用其他字母表示，例如：m轴和t轴。具体来讲，对e_α和e_β进行坐标变换即进行得到e_d和e_q的值，其中，为转子磁链角，且上述坐标变换为park变换（派克变换），值得一提的是，本实施例中，的初始值为0。

步骤S32’对感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量进行积分得到转子磁链的值：本步骤中，对e_d进行积分得到转子磁链的值，本实施例中，为了描述方便，将转子磁链标记为ψ′_r，本步骤中，进行ψ′_r＝∫e_ddt得到ψ′_r的值。

步骤S33’将感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量与第一系数相乘得到第一感应电动势，并将所述第一感应电动势与所述感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量相加得到第二感应电动势：本实施例中，为了方便描述，将第一系数、第一感应电动势第和第二感应电动势分别标记为K1、e_d′和e_q′；具体来讲，将e_d与K1相乘得到e_d′，并将e_d′与e_q相加得到e_q′。

步骤S34’将第二感应电动势除以转子磁链得到同步角速度的值：本步骤中，将e_q′除以ψ′_r得到同步角速度的值，本实施例中，为了描述方便，将同步角速度标记为ω_e，本步骤中，也即将e_q′和ψ′_r的值代入得到ω_e的值。这样通过补偿使后续得到的转子时间常数比较稳定。

值得一提的是，上述步骤S32’和步骤S33’的执行顺序既可以互换，也可以同时执行，也就是说既可以先执行步骤S32’再执行步骤S33’，也可以先执行步骤S33’再执行步骤S32’，或者步骤S32’和步骤S33’同时执行。

对于本实施例而言，上述由同步角速度取得转差频率的值步骤具体如图6所示，其包括：

步骤S41取得电机转速的值，将电机转速与电机极对数相乘得到第一乘积：本实施例中，为了描述方便，将电机转速与电机极对数分别标记为ω_r和p，用测速装置测得ω_r的值，将ω_r和p相乘得到第一乘积（即pω_r）。执行完本步骤，执行步骤S42。

步骤S42将同步角速度减去第一乘积得到转差频率：本实施例中，为了方便描述，将转差频率标记为ω_sl，本步骤中，将ω_e减去pω_r得到ω_sl，也即ω_sl＝ω_e-pω_r。

对于本实施例而言，上述依据转差频率公式取得转子时间常数的值步骤具体如图7所示，其包括：

步骤S51将转矩电流除以励磁电流得到电流比值：本实施例中，将三相电流经过坐标变换，得到励磁电流和转矩电流，为了描述方便，将励磁电流和转矩电流分别标记为i_d和i_q，本步骤中，将i_q除以i_d得到电流比值（即）。

步骤S52将电流比值除以转差频率得到转子时间常数：本实施例中，为了方便描述，将转子时间常数标记为τ_r，本步骤中，将除以ω_sl得到τ_r的值，也即由转差频率稳态方程（转差频率公式）得到τ_r的值。

图8是本实施例中方法的流程走向框图；图8中，将e_α和e_β进行VT（即坐标变换）得到e_d和e_q，e_d经过I₁（即积分）得到ψ′_r，e_q直接除以ψ′_r得到ω_e，或者e_q与K1相乘得到e_d′，e_d′与e_q相加得到e_q′，e_q′除以ψ′_r得到ω_e，这样使系统更稳定；ω_e减去pω_r得到ω_sl，除以ω_sl得到τ_r的值。值得一提的是，ω_e经过I₂（即积分）得到 反馈至VT并参与e_α和e_β的坐标变换。

本实施例还涉及一种实现上述线测量异步电机转子时间常数的方法的装置，该装置的结构示意图如图9所示。图9中，该装置包括初始参数给定模块1、感应电动势取得模块2、同步角速度取得模块3、转差频率取得模块4和转子时间常数取得模块5；其中，初始参数给定模块1用于预先给定初始参数；感应电动势取得模块2用于取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势；同步角速度取得模块3用于对转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值；转差频率取得模块4用于由同步角速度取得转差频率的值；转子时间常数取得模块5用于依据转差频率公式取得转子时间常数的值。

如图10所示，本实施例中，初始参数给定模块1进一步包括初始参数离线测量单元11和参数在线获得单元12；其中初始参数离线测量单元11用于分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数；参数在线获得单元12用于分别在线获得电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量。

如图11所示，本实施例中，感应电动势取得模块2进一步包括漏磁系数取得单元21、微分计算单元22和定子绕组感应电动势取得单元23；其中，漏磁系数取得单元21用于将定子电感、转子电感和励磁电感的值代入漏磁系数公式得到漏磁系数的值；微分计算单元22用于对定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量；定子绕组感应电动势取得单元23用于依据定子电阻、漏磁系数、定子电感、定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量、定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势。

总之，在本实施例中，该在线测量异步电机转子时间常数的方法基于电机的电压模型，首先，需要离线测得电机的一组初始参数，利用这组参数，建立转子磁链的电压模型，该电压模型为西门子公司提出的改进型的电压模型，解决了零漂等问题，通过在线测量电机定子三相电压和三相电流，并对上述三相电压和三相电流分别通过Clark变换并分别得到e_α和e_β，e_α和e_β经过坐标变换得到e_d和e_q，e_d经过积分得到转子磁链（即ψ′_r），再用e_q除以ψ′_r得到了同步角速度（即ω_e），或者e_q与K1相乘得到e_d′，e_d′与e_q相加得到e_q′，e_q′除以ψ′_r得到ω_e；对ω_e进行积求得转子磁链角（即），此时，该系统时一个无速度传感器系统。接着利用ω_e减去测速装置测得的电机转速（即ω_r）与电机极对数的乘积就可得到转差频率，把三相电流经过变换，得到i_d和i_q，根据转差频率稳态方程，即可算出转子时间常数。将无速度传感器思想和测速装置测得的电机转速相结合，即利用无速度传感器的控制算法，结合旋变测速，可以在线实时地的近似测量转子时间常数，由于算法简单，所以对CPU负担小，虽然也要依赖其他参数，但在计算转子时间常数时，利用了除法（即感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量除以转子磁链或第二感应电动势除以转子磁链），尽可能减小了其他参数对计算转子时间常数时的影响，所以其测量的转子时间常数精度较高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种在线测量异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)预先给定初始参数；

B)取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势；

C)对所述转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值；

D)由所述同步角速度取得转差频率的值；

E)依据转差频率公式取得转子时间常数的值；

其中，所述步骤B)进一步包括：

B1)将所述定子电感、转子电感和励磁电感的值代入漏磁系数公式得到漏磁系数的值；

B2)对所述定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量；

B3)依据所述定子电阻、漏磁系数、定子电感、定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量、定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势；

先执行所述步骤B1)再执行步骤B2)或先执行所述步骤B2)再执行步骤B1)或步骤B1)和步骤B2)同时执行；

所述步骤C)包括步骤C1)、步骤C2)和步骤C3)或包括步骤C1)、步骤C2)、步骤C3’)和步骤C4’)：

C1)对所述第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势进行坐标变换得到感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量，所述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量和感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量为感应电动势在两相旋转坐标系下两个轴上的分量；

C2)对所述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量进行积分得到转子磁链的值；

C3)将所述感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量除以所述转子磁链得到同步角速度的值，对同步角速度积分可得到转子磁链角，所述转子磁链角的初始值为0；

C3’)将所述感应电动势在两相旋转坐标系下第一轴上的分量与第一系数相乘得到第一感应电动势，并将所述第一感应电动势与所述感应电动势在两相旋转坐标系下第二轴上的分量相加得到第二感应电动势；

C4’)将所述第二感应电动势除以所述转子磁链得到同步角速度的值，对同步角速度积分可得到转子磁链角，所述转子磁链角的初始值为0；

先执行所述步骤C2)再执行步骤C3’)或先执行所述步骤C3’)再执行步骤C2)或步骤C2)和步骤C3’)同时执行。

2.根据权利要求1所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，所述步骤A)进一步包括：

A1)分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数；

A2)分别在线获得电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量。

3.根据权利要求2所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，所述步骤D)进一步包括：

D1)取得电机转速的值，将所述电机转速与电机极对数相乘得到第一乘积；

D2)将所述同步角速度减去所述第一乘积得到转差频率。

4.根据权利要求3所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，所述步骤E)进一步包括：

E1)将转矩电流除以励磁电流得到电流比值；

E2)将所述电流比值除以所述转差频率得到转子时间常数。

5.一种实现如权利要求1所述的在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置，其特征在于，包括：

初始参数给定模块：用于预先给定初始参数；

感应电动势取得模块：用于取得转子磁链在定子绕组上的感应电动势；

同步角速度取得模块：用于对所述转子磁链在定子绕组上的感应电动势进行处理并取得同步角速度的值；

转差频率取得模块：用于由所述同步角速度取得转差频率的值；

转子时间常数取得模块：用于依据转差频率公式取得转子时间常数的值。

6.根据权利要求5所述的实现在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置，其特征在于，所述初始参数给定模块进一步包括：

初始参数离线测量单元：用于分别离线测量电机定子电阻、定子电感、转子电感和励磁电感的值并将其作为初始参数；

参数在线获得单元：用于分别在线获得电机定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量。

7.根据权利要求5或6所述的实现在线测量异步电机转子时间常数的方法的装置，其特征在于，所述感应电动势取得模块进一步包括:

漏磁系数取得单元：用于将所述定子电感、转子电感和励磁电感的值代入漏磁系数公式得到漏磁系数的值；

微分计算单元：用于对所述定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别进行微分并分别得到定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量；

定子绕组感应电动势取得单元：用于依据所述定子电阻、漏磁系数、定子电感、定子电压在两相静止坐标系下两个轴上的分量、定子电流在两相静止坐标系下两个轴上的分量和定子电流微分值在两相静止坐标系下两个轴上的分量分别得到第一定子绕组感应电动势和第二定子绕组感应电动势。