CN104521132A - 自动电动机适配 - Google Patents

Abstract

描述了一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法。施加直流序列，该直流序列包括被依次施加到该电动机的不同相上的直流向量。交流序列也被施加到该电动机的不同相上，该交流序列包括具有被施加到该电动机的不同相的不同直流偏移的脉冲。这些直流和交流脉冲被施加从而使所产生的任何转矩最小化。所获得的数据用于计算该电动机的定子电阻和转子电阻、该电动机系统的逆变器的非线性以及该电动机的标称定子瞬态电感和磁化电感。

Description

自动电动机适配

技术领域

本发明涉及一种用于确定异步电动机的电磁特性的机构。

背景技术

图1是已知的电动机系统的高度示意性框图，总体上由参考标号1指示。电动机系统1包括交流电源2、整流器4、直流链路电容器6、逆变器模块8、三相电动机10以及控制器12。

如本领域中众所周知的，整流器4将由交流电源2所提供的交流电功率转换为直流链路电容器6处的直流电源。逆变器模块8包括多个切换元件(典型地是绝缘栅双极型晶体管(IGBT))，这些切换元件用于将直流链路电容器6处的直流信号转换为被提供给电动机10的每一相的三个交流信号。控制器12为逆变器模块8的这些切换元件中的每一个提供切换指令。因此，控制器12能够精确地控制被提供给电动机10的这些信号中的每一个的频率和相位。

控制器12可以例如用于控制电动机10以便提供希望的速度和/或转矩。为了能够进行准确控制，控制器12考虑电动机10的电磁特性是有必要的。

一种方法是使用与电动机10相关的数据表信息。然而，即使在这种信息可用时，对电动机10进行准确与高效的控制也经常是不够精确和准确的。

使用数据表信息的一种替代方法是测量电动机自身的特性。例如，众所周知的是使用控制器12来控制将信号注入到电动机10内，监测对那些信号的响应，并且基于那些响应来估计电动机10的各种电阻和电感。

在某些情况下，希望的是将大电流注入到电动机内，以减轻由逆变器所引起的非线性或探索其他非线性(如磁饱和)。将大电流注入到电动机内可能造成显著的发热，并且会对电动机和/或逆变器造成损害。进一步地，用于获得关于电动机10的特性的数据的某些现有方法较慢。

许多现有方法要求电动机10旋转以便确定电动机的电特性和磁特性。由于电动机10被安装在系统内，这可能经常是不希望的。因此，有利的是在某些情况下使得能够在电动机静止时获得这种数据。

本发明寻求解决以上所概述的这些问题中的至少某些。

发明内容

本发明提供了一种确定异步电动机系统(例如，多相(如三相)异步电动机系统)的电磁特性的方法，该方法包括向该电动机系统施加一个直流序列以及向该电动机系统施加一个交流序列，其中，该直流序列包括向该电动机系统的一个第一相施加一个第一直流序列以及向该电动机系统的一个第二相施加一个第二直流序列，并且该交流序列包括向该电动机系统的一个第三和/或一个第四相(其分别可以是该第一和第二相)施加一个交流序列，该第一和第二直流序列各自包括：设置用于施加到该电动机系统上的一个第一直流电流电平，并且测量响应于该第一直流电流电平的所述设置而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；调整在该第一直流序列中所施加的直流电流电平，并且测量响应于所调整的直流电流电平而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及重复该调整和测量步骤，直到完成对应的直流序列。

对于在这些直流序列中的一个直流序列期间所施加的每一个直流电流电平，可以给予该电动机时间以在进行这些电压和/或电流测量之前稳定下来。例如，该方法可以进一步包括对施加到该电动机上的电流进行监测以确定所施加的直流电流电平何时稳定下来。替代地，可以使用简单的延迟。提供延迟比较容易实现，但是在已经稳定下来时进行测量可能更准确并且更快速。

在本发明的一种形式中，该交流序列包括向该电动机系统的该第三相(其与该第一相是一样的)施加一个第一交流序列以及向该电动机系统的该第四相(其与该第二相是一样的)施加一个第二交流序列，该第一和第二交流序列各自包括：设置一个第一直流偏移电平；向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号，这些交流信号包括所设置的直流偏移电平，并且测量响应于所施加的这些交流信号而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；调整该直流偏移电平，向该电动机系统的对应相施加包括所调整的直流偏移电平的一个或多个交流信号，并且测量响应于所施加的信号而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及重复该调整和测量步骤，直到完成对应的交流序列。

本发明还提供了一种确定异步电动机系统(如多相(例如三相)异步电动机系统)的电磁特性的方法，该方法包括向该电动机系统施加一个直流序列以及向该电动机系统施加一个交流序列，其中，该直流序列包括向该电动机系统的一个第一相施加一个第一直流序列以及向该电动机系统的一个第一和/或一个第二相施加一个直流序列，并且该交流序列包括向该电动机系统的一个第三相(其与该第一相是一样的)施加一个第一交流序列以及向该电动机系统的一个第四相(其与该第二相是一样的)施加一个第二交流序列，该第一和第二交流序列各自包括：设置一个第一直流偏移电平；向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号，这些交流信号包括所设置的直流偏移电平，并且测量响应于所施加的这些交流信号而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；调整该直流偏移电平，向该电动机系统的对应相施加包括所调整的直流偏移电平的一个或多个交流信号，并且测量响应于所施加的信号而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及重复该调整和测量步骤，直到完成对应的交流序列。

向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号可以包括施加以下各项中的一个或多个：一个高频信号(典型地用于估计瞬态电机电感——可能具有为额定电机频率的4-6倍的频率)、一个低频信号(典型地用于估计互感(磁化电感))以及一个转差频率(典型地用于估计转子电阻)。

在本发明的某些形式中，这些交流序列的这些直流偏移电平分散在该电动机系统的这些相中，其方式为使得对于每一相来说总功率损耗大致相等。

这些直流和交流序列可以被施加从而使该电动机系统内所产生的任何转矩最小化(并且理想地不足以旋转该电动机系统的轴)。(有一种被称为剩磁的现象：定子铁芯是软磁性材料，并且可以被轻微磁化。向电机施加电流引起剩磁，并且可以在电机内部造成产生轻微转矩。这是不可避免的。)

该直流序列进一步可以包括向该电动机系统的一个第五相施加一个第三直流序列。

该交流序列可以进一步包括向该电动机系统的一个第六相施加一个第三交流序列。

本发明可涉及使用从该直流序列的所述施加中所获得的数据来确定该电动机的定子电阻和/或一个用于驱动该电动机的逆变器的非线性。

在本发明的一种形式中，从该交流序列的所述施加中所获得的数据用于确定该电动机的标称定子瞬态电感、磁化电感和/或转子电阻。然而，如在下面讨论的图3和图12中所提到的，存在无限数量的等效电路，这些等效电路可以通过调整如何解析漏感而产生。本发明可以标识感应电机的基本参数，而不管那些基本参数如何在等效电路中表示。

该电动机系统的该第一和第二相可以选自：一个正U向量、一个负U向量、一个正V向量、一个负V向量、一个正W向量以及一个负W向量。

该电动机系统的该第三和第四相可以选自：一个正U向量、一个负U向量、一个正V向量、一个负V向量、一个正W向量以及一个负W向量。

附图说明

现在将参考以下示意图更详细地描述本发明，在附图中：

图1是已知的电动机系统的框图；

图2是根据本发明的一个方面的算法的流程图；

图3是异步电动机的等效电路；

图4是根据本发明的一个方面的直流序列的流程图；

图5是三相异步电动机的向量图；

图6是三相异步电动机的向量图；

图7示出了图4的流程图的一部分的细节；

图8是根据本发明的一个方面的系统的框图；

图9示出了示例性直流序列的所施加电流的曲线图；

图10示出了示例性直流序列的所测量电流和电压的曲线图；

图11示出了示例性U_e曲线；

图12是异步电动机的替代等效电路；

图13是根据本发明的一个方面的交流序列的流程图；

图14示出了示例性交流序列的所施加电流的曲线图；

图15是根据本发明的一个方面的补偿机构的框图，该补偿机构可以在施加交流序列时使用；

图16是替代补偿机构的框图；以及

图17是另外的补偿机构的框图。

具体实施方式

图2是根据本发明的一个方面的算法的流程图，总体上由参考标号20指示。

算法20在步骤22开始，其中直流序列被执行。如下文中详细描述的，直流序列用于测量逆变器8的非线性并且测量电动机10的等效定子电阻R_s，其可能包括逆变器和电缆中的电阻效应。

接下来，算法移动到步骤24，其中交流序列被执行。然后，算法20终止。如下文所述，交流序列用于测量电动机10的标称定子瞬态电感、磁化电感和转子电阻。

图3是在异步电动机(如以上所描述的电动机10)静止时该电动机的等效电路。该等效电路(总体上由参考标号30指示)包括定子电阻R_s、定子漏感L_s1、互感L_h、转子漏感L_r1以及转子电阻R_r。按以下方式简单地计算出转子电感L_r与定子电感L_s：L_r＝L_h+L_r1；并且L_s＝L_h+L_s1。

如上文所指出的，直流序列22用于测量定子电阻R_s。使用直流序列，由于在直流时等效电路30中所示的各种电感表现为短路，并且因此等效电路30可以近似于定子电阻R_s。

图4是根据本发明的一个方面的直流序列的流程图，总体上由参考标号40指示。

算法40在步骤42开始，其中，确定电动机10的哪一相要用于向电动机注入信号。在图5和图6中示出了示例性电动机的三相(标记为u、v和w)。(注意，虽然描述了三相电动机，本方法并不限于三相电机，而是可以应用于具有更多或更少相的电机。)

如上文所指出的，希望的是保持电动机10静止。为了做到这一点，在电动机处必须没有净转矩产生。这通过将施加到电动机上的电压向量角保持在一个方向上来实现，由于在电压向量角转动时产生转矩。

如下文中详细描述的，电压向量方向在测量过程中发生变化，但是这仅在电压向量幅值为零时以及电动机已经退磁之后才能实现。(可以例如假设电动机在零电压向量已经被施加一个给定时间之后被充分地退磁。也可以将电动机电流调节至零命令，在该情况下，电压向量将调整以将定子电流驱动至零。)

图5是在施加正U电压向量时三相异步电动机10的向量图。要施加正u相电流向量(I_su)，施加正U电压向量(表明电流通过u相连接流入电动机)。如在图5中所示，如果电流通过u相连接流入电动机，那么电流必须通过电动机的v和w相流出电动机(从而提供负电流向量I_sv和I_sw)。

算法40的相设置步骤42可以选择六个向量方向中的一个施加到电动机10上。图5中所示的正U向量为一个选项。第二个选项是如图6中所示的负U向量。如图6中所示，负U向量导致电流通过v和w相连接(正的I_sv和I_sw)流入电动机10，并且导致电流从u相连接(负的I_su)流出。

除了正负U向量之外，步骤42还可以选择正V向量、负V向量、正W向量以及负W向量。在测试阶段电动机10内流动的电流会非常大。在每一次测试中，所有的电流流过电动机的这些相连接中的一个，并且电流的一半流过另外两相连接中的每一个(针对三相电动机)。通过改变这些相连接中的哪一个承载整个测试电流，可以在整个序列上减少在逆变器8和电动机10的一个具体相中所产生的热量。这降低了逆变器8和/或电动机10在这些测试测量的过程中被损坏的可能性，并且还降低了热量对所获得的测量结果的影响，同时允许获得多个测量结果从而可以获得平均估计。

在步骤42设置相，算法40移动到步骤44，其中应用直流跟踪步骤。直流跟踪步骤44向电动机10施加多个不同大小的向量。

图7是流程图，示出了直流序列算法40的直流跟踪步骤44的更多细节。直流跟踪步骤44在步骤52开始，其中电流命令被设置。在正U向量正在被施加的情况下(如图5中所示)，命令设置步骤52限定了正在被施加的电流向量I_su的大小。

接下来，在步骤54，电流向量被给予时间以稳定下来。在步骤54可以通过提供适当的延迟来实现。替代地，如下文进一步描述的，可以测量电流向量从而做出关于电流向量何时稳定下来的决定。通过避免在电流已经实际上稳定下来时等待它们稳定下来所造成的不必要的延迟，提供测量步骤提高了准确性，并且潜在地提高了进行测量的速度。

一旦电流向量已经稳定下来，在步骤56记录对电流大小和所施加的电压两者的测量结果。

最后，在步骤58，确定对于有关的相向量是否存在任何另外的有待施加的电流电平。如果存在，直流跟踪步骤44返回到步骤52，其中应用不同的电流向量。如果不存在，步骤44完成，并且算法40移动到步骤46。

在算法40的步骤46，确定电动机的任何另外的相是否具有施加到其上的测试向量。如果有，算法40返回到步骤42，其中不同的相被选择。然后，针对那个相重复直流跟踪步骤44，并且存储另外的数据集合(在步骤56)。如果没有，算法40移动到步骤48。

在步骤48，在直流跟踪步骤44的步骤56的每一个实例所采集的数据用于确定电动机10的定子电阻R_s。最后，在步骤49，存储电动机的R_s和U_e曲线。

图8是根据本发明的一个方面的电动机系统的高度示意性框图，总体上由参考标号60指示。电动机系统60包括上文所描述的电动机系统1的逆变器8和电动机10。此外，系统60包括直流跟踪生成模块61、比例积分(PI)控制器62、脉宽调制(PWM)模块63以及直流跟踪稳定检测器64。模块61、62、63和64形成上文所述的系统10的控制器12的一部分。系统60中将通常包括交流电源、整流器和直流链路电容器(如图1中所示)，但是这些在图8中并未示出。

直流跟踪生成模块61具有耦合到PI控制器62的第一输入上的输出。PI控制器具有第二输入，该第二输入接收关于电动机10的三相输入的每一相输入中的电流电平的数据。PI控制器62具有向PWM控制器63提供电压信号的输出。PI控制器62设置电压，从而使得由逆变器8输出到电动机10的电流如直流跟踪生成模块61所请求的一样。

直流跟踪稳定检测器64具有耦合到PI控制器62的输入的第一输入以及耦合到PI控制器的输出的第二输入。

直流跟踪生成模块61用于实现直流跟踪算法44的步骤52(即设置将电流施加到电动机10的选定相上)。直流跟踪稳定检测器64确定电流命令何时稳定下来，并且因此可以用于实现上文所述的直流跟踪算法44的步骤54。

图9示出了示例性直流序列的所施加电流的曲线图，总体上由参考标号65指示。曲线图65示出了电动机10的三相中的每一相中的电流。将第一脉冲66施加到电动机10的u相上。第一脉冲66是正U脉冲，并且较小的负V和负W脉冲(总体上由参考标号67指示)同时发生(从而使得施加到电动机上的整体电流之和为零)。将第二脉冲68施加到电动机10的v相上，并且最后将第三脉冲69施加到电动机的w相上。

因此，曲线图65示出了算法40的示例性实现方式。算法40在步骤42开始，其中电动机的一相被选择(最初为曲线图65中的相u)。接下来，应用直流跟踪(步骤44)。直流跟踪以高电流开始，并且该电流逐渐减小直至其到达零为止。

如图9中所示，脉冲66包括多个步长。脉冲66的每一个步长对应于算法44的电流命令步骤52中所设置的电流。如以上通过参照图8所描述的，电流命令由直流跟踪生成模块61设置并且被允许稳定下来(算法44的步骤54)。一旦电流已经稳定下来，测量并且存储逆变器8的电流和电压输出(算法44的步骤56)，并且调整电流命令。

一旦电流减小到零(从而使得脉冲66完成)，在施加下一个脉冲之前的一个较短停顿时间内电流在电动机的全部三相中保持为零。对停顿时间的规定确保电动机内的磁通在施加接下来的脉冲之前减小至零。如果停顿时间过短，那么转子磁通将遗留在电机内，并且下一个脉冲的施加提供了将与转子磁通进行交互的定子磁通，导致在电动机内产生转矩。

停顿时间完成，算法40移动到步骤46，其中确定需要测试另外的相。然后，算法40返回到步骤42，其中v相被选择。以一种类似于脉冲66的方式将脉冲68施加到电动机10上。一旦已经施加了脉冲68，施加脉冲69。一旦施加了脉冲69，算法40移动到步骤48和步骤49，其中确定并且存储定子电阻和U_e曲线数据(如下文进一步描述的)。

为了保护驱动以及电动机，所施加的电流量受到限制。这可以被指定为额定驱动或电动机电流中的较低者或其某个因子(例如，额定驱动电流的80％以及额定电动机电流的90％)。与额定电动机和驱动电压相比，调节那个电流所需要的结果电压相对较低，因为在直流励磁时电机阻抗较低(只有R_s)，并且在静止时没有反电动势。

如上所述，可以为电动机10的所有相(即正U、负U、正V、负V、正W和负W)采集直流跟踪数据。然而，在本发明的某些实施例中，仅仅为那些相的一个子集采集直流跟踪数据。例如，这些向量中只有三个(诸如正U、正V和正W方向)可以被使用。实际上，图9中所示的这些示例性电流仅仅被施加到正U、正V和正W相上。

如上所述，在步骤48，在直流跟踪步骤44的步骤56的每一个实例所采集的数据用于确定电动机10的定子电阻R_s，并且在步骤49，存储电动机10的R_s和U_e曲线。

图10示出了在上文所述的直流序列的步骤56所记录的测量电流和电压的曲线图，总体上由参考标号70指示。曲线图由3个轨迹的数据平均值所组成，在正方向上的电机的每一相对应于一个轨迹。曲线图包括非线性区(总体上由参考标号72指示)和线性区(总体上由参考标号74指示)。确定对于处于测试的电动机的定子电阻估计，使用在较高电流电平上(即在线性区内)的直流序列数据的线性回归来确定斜率(电阻)。对定子电阻的估计还可以使用数据的非线性回归分析来进行。例如，可以将数据拟合到非线性函数v_trace＝v_drop(1-e^-kitrace)+r_si_trace以确定参数v_drop、k和r_s。

图11示出了示例性的U_e曲线，总体上由参考标号80指示。U_e曲线简单地为从轨迹数据中减去电阻电压降之后剩余的残余。

Ue＝V(I)-Rhat*I，其中Rhat(R，^)是通过回归分析所确定的估计定子电阻。

如上所述，算法20包括直流序列步骤22和交流序列步骤24。已经参考图4至图11描述了直流序列步骤22。下面描述交流序列步骤24。

交流序列用于测量标称瞬态电感、磁化定子电感和转子电阻。标称定子电感是上述等效电路30中所示的主电感L_h和定子漏感L_s1之和。

图12是静止时的电动机的经变换的等效电路，这些值指的是在以下描述的交流序列步骤中所使用的定子侧。等效电路(总体上由参考标号85指示)包括定子电阻R_s、所提及的定子电感L_s′、所提及的主电感L_h′以及所提及的转子电阻R_r′，其中：

$L_{s^{\′}}=L_s-\frac{{L_h}^2}{L_r}\≈L_{\mathrm{sl}}+L_{\mathrm{rl}}$

$L_{h^{\′}}=\frac{{L_h}^2}{L_r}$

$R_{r^{\′}}=\frac{{L_h}^2}{{L_r}^2}\·R_r$

图13是根据本发明的一个方面的交流序列的流程图，总体上由参考标号90指示。

算法90在步骤92开始，其中，确定电动机10的哪一相要用于向电动机注入信号(例如，如上所述的u、v和w相)。以一种类似于直流序列算法40的方式，将交流序列施加到电动机的不同相上，以便在整个交流序列期间将热量扩散到逆变器8和电动机10。

在步骤92设置相，算法90移动到步骤94，其中直流电平被设置。接下来，在步骤96，将具有在步骤94中所设置的接下来的脉冲偏移的交流信号施加到在步骤92所选择的电动机相上。使用三个基本的交流信号。首先，注入高频信号，用于估计瞬态电机电感。第二，使用低频注入来估计互感(磁化电感)。最后，注入转差频率以估计转子电阻。在直流序列中所确定的U_e曲线可以用于对在或者命令电压(前馈补偿-例如如图15中所示)、用于处理的反馈电压(反馈解耦补偿-例如如图16中所示)或者其组合(例如如图17中所示)中的逆变器非线性进行补偿。当然，可以使用除了图15至图17中所示的那些之外的许多其他的调节安排。

电流调节器具有能够调节直流和交流两种波形的特性。对于低注入频率，直流序列中所使用的PI调节器62是适当的。然而，对于高频注入，可以使用共振电流调节器来增加交流量的大小。

在步骤98，进行多次电流和/或电压测量，并且对其进行存储以供随后进行计算。使用单频离散傅里叶变换(DFT)对所施加的或所测量的电压和测量的电流进行处理以便确定在注入频率上电压和电流的大小和相位。电压大小、电流大小以及电流相对于电压的相位被存储用于计算。

算法移动到步骤100，其中确定是否将具有不同直流偏移的交流信号施加到在步骤92所选择的电动机相上。如果要进行更多的直流步骤，算法90返回到步骤94，其中另一个直流电平被选择。如果否，算法90移动到步骤102。

在步骤102，确定是否要将交流信号施加到电动机的任何其他相上。如果是，算法90返回到步骤92，其中，另外的相被选择。如果否，算法90移动到步骤104。

在步骤104，算法90的步骤98的每一个实例中所存储的这些电流和电压用于计算电动机10的瞬态电感、互感和转子电阻。

可以从所施加的电压大小与电流和滞后于所施加的电压90度的频率的积的比率来确定瞬态电感。一旦确定了瞬态电感，就可以确定动态互感。动态互感是磁化电压大小(所施加的电压减去IR压降和瞬态电阻压降)与电流和滞后于磁化电压90度的频率的积的比率。

${{\mathrm{DL}}_h}^{\′}=\frac{\mathrm{AbsU}{h}^{\′}}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{AC}}\·\left|\stackrel{\‾}{{i_h}^{\′}}\right|}$

要确定定子电感，对动态互感在电流上进行积分以得到磁化磁通。

${{\mathrm{\ψ}}_h}^{\′}={\∫{\mathrm{DL}}_h}^{\′}\mathrm{dIs}{V}_{A0}$

然后，从磁化磁通计算互感：

${L_h}^{\′}=\frac{{{\mathrm{\ψ}}_h}^{\′}}{\mathrm{Is}{V}_{A0}}$

然后，通过将瞬态电感加到互感上来确定定子电感：

L_s＝L_h′+L_s′

通过确定得到标称定子磁通(从铭牌数据确定)所需要的电流并且标识在那个电流电平上的对应定子电感来确定额定定子电感。

ψ_s＝L_s·IsV_A0

转子电阻是动态互感计算的互补计算。其为磁化电压大小(所施加的电压减去IR压降和瞬态电阻压降)和与磁化电压同相的电流的比率。

图14示出了示例性交流序列的所施加电流的电流VS时间曲线图，总体上由参考标号110指示。曲线图110示出了电动机10的三相中的每一相中的电流。将第一交流序列112施加到电动机10的u相上。第一脉冲112是正U脉冲，并且较小的负V和负W序列(总体上由参考标号114指示)同时发生(从而使得施加到电动机上的整体电流之和为零)。将第二交流序列116施加到电动机10的v相上，并且最后将第三交流序列118施加到电动机的w相上。

曲线图110示出了算法90的示例性实现方式。算法90在步骤92开始，其中电动机的一相被选择(最初为曲线图110中的相u)。接下来，依次选择多个不同的直流偏移电平(实现算法90的步骤94至步骤100)。对正U相的交流序列完成，然后交流序列被依次施加到正V相和正W相上。在本发明的某些实现方式中，还可以将交流序列施加到负U、V和W相中的一个或多个上。

注意，与上述直流序列算法一样，一旦完成交流序列之后电流减小至零，在施加电动机的不同相的脉冲之前的一个较短停顿时间内，电流在电动机的全部三个相内保持为零。如上所述，对停顿时间的规定确保电动机内的磁通在施加接下来的脉冲之前减小至零。如果停顿时间过短，那么转子磁通将遗留在电机内，并且下一个脉冲的施加提供了将与转子磁通进行交互的定子磁通，导致在电动机内产生转矩。

曲线图110的第三交流序列118包括具有容许直流电流的大约63％的直流偏移的第一部分119、具有大约75％的直流偏移的第二部分120、具有大约38％的直流偏移的第三部分121以及具有大约25％的直流偏移的第四部分。总而言之，选择这些电流电平使得每一相中的电阻功率损耗(I²R)在整个序列上是均衡的。

如图14中所示，第一部分119以高频部分开始，该高频部分在指定的直流偏移上提供高频注入。之后接着是低频注入。第二部分120和第三部分121的结构类似，具有起始的高频部分和后续的低频部分。第四部分122在电机的额定转差频率上。

如上所述，交流序列用于估计瞬态电感、互感和转子电阻，并且由三部分组成，这三部分可以以任何顺序进行并且可以被组合。在各种直流电平上进行这些测试，从而使得互感的饱和度可以被表征。第一部分由高频注入组成，该高频注入可能典型地大约为额定电机频率的四到六倍，并且用于估计瞬态电感。第二部分由用于测量动态互感的低频部分组成。然后对此进行积分，并且将瞬态电感包括在内，以便得到定子电感。第三部分是在额定转差频率上的中频注入，并且用于估计转子电阻。第三部分在额定电机电流的大约25％的电流上进行。

如图14中所示，交流序列112、116和118各自具有在不同直流电平上的包括高频部分和低频部分的三个序列以及具有中频信号的第四序列。图14中所示的第一和第二部分的九个直流电平分散在三个电机相中，其方式为使得对于每一相来说总功率损耗大致相等。在每一相中对这些电平进行排序，从而使得第二电平为最高并且第三电平为最低，由此最小化相之间的停顿时间和过渡。插入第三部分，从而使得每一相的或者最后一个电平或者倒数第二个电平取决于这些直流电平。当然，虽然在此所描述的示例性实施例中选择了九个分布在电动机系统的三个相中的直流电平，本发明可以用任何数量的直流电平来实现，包括非三的次方(如八个或十个直流电平)。其目的是平衡损耗，并且仍然获得高质量的测量。

以上所描述的本发明的实施例仅通过举例提供。本领域的技术人员将会知道在不偏离本发明的范围的情况下可以进行的许多修改、更改以及替换。本发明的权利要求书旨在涵盖落入本发明的精神和范围之内的所有这样的修改、更改以及替换。

Claims (14)

1.一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，该方法包括向该电动机系统施加一个直流序列以及向该电动机系统施加一个交流序列，其中，该直流序列包括向该电动机系统的一个第一相施加一个第一直流序列以及向该电动机系统的一个第二相施加一个第二直流序列，并且该交流序列包括向该电动机系统的一个第三和/或一个第四相施加一个交流序列，该第一和第二直流序列各自包括：

设置用于施加到该电动机系统上的一个第一直流电流电平，并且测量响应于该第一直流电流电平的所述设置而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；

调整该所施加的直流电流电平，并且测量响应于该经调整的直流电流电平而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及

重复该调整和测量步骤，直到完成对应的直流序列。

2.如权利要求1所述的方法，其中，对于在这些直流序列中的一个直流序列期间所施加的每一个直流电流电平，该电动机被给予时间以在进行这些电压和/或电流测量之前稳定下来。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括对施加到该电动机上的电流进行监测以确定该所施加的直流电流电平何时稳定下来。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该交流序列包括向该电动机系统的该第三相施加一个第一交流序列以及向该电动机系统的该第四相施加一个第二交流序列，该第一与第二交流序列各自包括：

设置一个第一直流偏移电平；

向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号，这些交流信号包括该所设置的直流偏移电平，并且测量响应于所施加的这些交流信号而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；

调整该直流偏移电平，向该电动机系统的对应相施加包括该经调整的直流偏移电平的一个或多个交流信号，并且测量响应于该所施加的信号而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及

重复该调整和测量步骤，直到完成对应的交流序列。

5.一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，该方法包括向该电动机系统施加一个直流序列以及向该电动机系统施加一个交流序列，其中，该直流序列包括向该电动机系统的一个第一和/或一个第二相施加一个直流序列，并且该交流序列包括向该电动机系统的一个第三相施加一个第一交流序列以及向该电动机系统的一个第四相施加一个第二交流序列，该第一和第二交流序列各自包括：

设置一个第一直流偏移电平；

向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号，这些交流信号包括该所设置的直流偏移电平，并且测量响应于所施加的这些交流信号而施加到该电动机系统上的电流和/或电压；

调整该直流偏移电平，向该电动机系统的对应相施加包括该经调整的直流偏移电平的一个或多个交流信号，并且测量响应于该所施加的信号而施加到该电动机上的电流和/或电压；以及

重复该调整和测量步骤，直到完成对应的交流序列。

6.如权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，向该电动机系统的对应相施加一个或多个交流信号包括施加以下各项中的一个或多个：一个高频信号、一个低频信号以及一个转差频率。

7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，这些交流序列的这些直流偏移电平分散在该电动机系统的这些相中，其方式为使得对于每一相来说总功率损耗大致相等。

8.如以上任一项权利要求所述的方法，其中，这些直流和交流序列被施加从而使该电动机系统内所产生的任何转矩最小化。

9.如以上任一项权利要求所述的方法，其中，该直流序列进一步包括向该电动机系统的一个第五相施加一个第三直流序列。

10.如以上任一项权利要求所述的方法，其中，该交流序列进一步包括向该电动机系统的一个第六相施加第三交流序列。

11.如以上任一项权利要求所述的方法，进一步包括使用从该直流序列的所述施加中所获得的数据来确定该电动机的定子电阻和/或一个用于驱动该电动机的逆变器的非线性。

12.如以上任一项权利要求所述的方法，进一步包括使用从该交流序列的所述施加中所获得的数据来确定该电动机的标称定子瞬态电感、磁化电感和/或转子电阻。

13.如以上任一项权利要求所述的方法，其中，该电动机系统的该第一和第二相选自：一个正U向量、一个负U向量、一个正V向量、一个负V向量、一个正W向量以及一个负W向量。

14.如以上任一项权利要求所述的方法，其中，该电动机系统的该第三和第四相选自：一个正U向量、一个负U向量、一个正V向量、一个负V向量、一个正W向量以及一个负W向量。