CN105281633A - 变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：a，计算转子时间常数的大概值τ；b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值；c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；d，基于与步骤c类似的方式得到第二个一次筛选速度偏差累加值；e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将最小的一次筛选速度偏差累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果。本发明不需要专业人员调试，不需要额外添加硬件设备，并具有良好的辨识度。

Description

变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法

技术领域

本发明涉及异步电机的矢量控制技术，尤其涉及变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法。

背景技术

当前，异步电机的矢量控制方法可以分为直接矢量控制法和间接矢量控制法。间接矢量控制法的特点是，变频器控制异步电机的转差角频率，同时通过转差角频率来间接调整励磁分量电流和转矩分量电流。间接矢量控制法的控制效果依赖于电机参数，尤其是转子时间常数(即L_r/R_r)。直接矢量控制法不依赖于转子时间常数，但是较难准确辨识磁链矢量，特别是在电机低速运行的情况下，辨识出的磁链矢量很有可能在幅值和位置上有较大的误差，导致转矩控制性能不理想。概括来说，间接矢量控制法和直接矢量控制法在异步电机控制领域的应用都比较广泛，各有优缺点。

现有技术中，可以获取异步电机转子时间常数的方法有两大类，第一类是在工程实验室由专业人员使用复杂和昂贵的仪器来分析和测试电机，此种方法运输麻烦，耗时多，成本高。第二类是采用高频谐波注入的方法，由变频器向待测电机注入频率足够高的高频正弦转矩电流参考信号，再测量反馈电流和反馈电压等信号，然后通过公式计算出转子时间常数。这种方法是目前应用比较广泛的一种方法。但是算法所采用的电机数学模型都是理想化的数学模型，电机模型为了运算简便忽略了很多非线性因素，导致模型与电机实际情况有一定的差距，并且电流、电压测量存在误差，由此计算出的转子时间常数与实际值之间常常存在较大偏差，进而影响电机的控制效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过变频器自动获取合适的异步电机转子时间常数的方法，并具有良好的辨识精度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选速度偏差累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将最小的一次筛选速度偏差累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果。

本发明还提供了一种变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选速度偏差累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将其中最小的两个一次筛选速度偏差累加值所对应的那两个一次筛选转子时间常数分别记录为和在与之间至少选择5个数τ^*[1]、τ^*[2]、.....τ^*[k]作为二次筛选转子时间常数值，k≥5；

步骤g，变频器根据选择的第一个二次筛选转子时间常数τ^*[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个二次筛选速度偏差累加值；

步骤h，变频器根据选择的第二个二次筛选转子时间常数τ^*[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个二次筛选速度偏差累加值；

步骤i，依此类推，直到变频器得到第k个二次筛选速度偏差累加值；

步骤j，比较获得的k个二次筛选速度偏差累加值，将最小的二次筛选速度偏差累加值所对应的那一个二次筛选转子时间常数作为辨识结果。

本发明还提供了一种变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选定子电流累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选定子电流累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选定子电流累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选定子电流累加值，将最小的一次筛选定子电流累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果。

本发明还提供了一种变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选定子电流累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选定子电流累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选定子电流累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选定子电流累加值，将其中最小的两个一次筛选定子电流累加值所对应的那两个一次筛选转子时间常数分别记录为和在与之间至少选择5个数τ^*[1]、τ^*[2]、.....τ^*[k]作为二次筛选转子时间常数值，k≥5；

步骤g，变频器根据选择的第一个二次筛选转子时间常数τ^*[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个二次筛选定子电流累加值；

步骤h，变频器根据选择的第二个二次筛选转子时间常数τ^*[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个二次筛选定子电流累加值；

步骤i，依此类推，直到变频器得到第k个二次筛选定子电流累加值；

步骤j，比较获得的k个二次筛选定子电流累加值，将最小的二次筛选定子电流累加值所对应的那一个二次筛选转子时间常数作为辨识结果。

本发明包括以下优点：

1、采用上述技术方案后，变频器可以自动获得合适的电机转子时间常数，不再需要专业技术人员花费较多时间调试电机转子时间常数，可以减轻工作人员的工作量，同时也不需要借助其他专业设备，在普通的变频器产品中使用本方法即可达到预定的效果；

2、本发明提出的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，对于现有变频器来说，不需要额外添加硬件设备，也不需要变频器向电机注入高频谐波，变频器内部也不使用理想化的电机数学模型，所以可以有效避免由于电机数学模型与实际之间的偏差导致辨识出的转子时间常数存在偏差，提高转子时间常数的辨识精度，进而提升电机的控制效果；

3、当本专利提出方法以电机单位电流输出转矩的大小作为评价函数时，辨识出的电机转子时间常数可以使异步电机在间接矢量控制下的输出转矩与电流的比值更大；

4、当本专利提出方法以电机运行时的速度波动的幅值大小作为评价函数时，辨识出的电机转子时间常数可以使异步电机在间接矢量控制下的速度波动幅值更小。

附图说明

图1示出了采用了根据本发明的实施例的自动辨识异步电机转子时间常数的方法的电机矢量控制的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本申请只应用在采用间接矢量控制法的异步电机矢量控制中，不能应用于直接矢量控制法中。本申请提出的变频器自动辨识异步电机时间常数的方法有两种模式，模式1是以速度波动幅值最小为目标来自动辨识转子时间常数值，模式2是以单位电流输出转矩最大为目标来辨识转子时间常数值。对于变频器用户而言，可以选择使用模式1来独立完成转子时间常数自动辨识，也可以选择模式2来独立完成转子时间常数自动辨识。

以速度波动幅值最小为目标来自动辨识转子时间常数值的模式1包括以下两个实施例。

实施例1

根据实施例1的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

上述公式由以下公式推导而来：

ω_e-ω_r＝ω_sl公式1

${\mathrm{\ω}}_{sl}=\frac{R_r}{L_r}\·\frac{i_{qs}}{i_{ds}}=\frac{1}{\mathrm{\τ}}\·\frac{i_{qs}}{i_{ds}}$ 公式2

由公式1和2得到下式

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_{sl}}\frac{i_{qs}}{i_{ds}}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{i_{qs}}{i_{ds}}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}}$ 公式3

式中：ω_e是额定定子电流角速度；ω_r是额定转子角速度；R_r是转子电阻；L_r是转子电感；i_qs是额定条件下间接矢量控制的定子q轴电流；i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，对应电机额定空载电流；i_ss是额定定子电流。

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；优选地，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。在一具体的实施例中，选择下述11个一次筛选转子时间常数值，即τ[1]＝0.9τ，τ[2]＝0.8τ，τ[3]＝0.7τ，τ[4]＝0.6τ，τ[5]＝0.5τ，τ[6]＝τ，τ[7]＝1.1τ，τ[8]＝1.2τ，τ[9]＝1.3τ，τ[10]＝1.4τ，τ[11]＝1.5τ；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；所述的预设的时间T1、T2及T3均大于等于0.1秒；所述的预设的时间周期t满足：0.1毫秒≤t≤10毫秒；所述的ω₁不超过所述异步电机的额定转速。举例但不局限于T1＝5秒，T2＝20秒，T3＝5秒，t为1毫秒，上述的驱动异步电机旋转是由变频器的间接矢量控制器来实现的；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选速度偏差累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将最小的一次筛选速度偏差累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果，即作为本方法辨识出来的最佳转子时间常数。

实施例2

变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；优选地，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。在一具体的实施例中，选择下述11个一次筛选转子时间常数值，即τ[1]＝0.9τ，τ[2]＝0.8τ，τ[3]＝0.7τ，τ[4]＝0.6τ，τ[5]＝0.5τ，τ[6]＝τ，τ[7]＝1.1τ，τ[8]＝1.2τ，τ[9]＝1.3τ，τ[10]＝1.4τ，τ[11]＝1.5τ；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；所述的预设的时间T1、T2及T3均大于等于0.1秒；所述的预设的时间周期t满足：0.1毫秒≤t≤10毫秒；所述的ω₁不超过所述异步电机的额定转速。举例但不局限于T1＝5秒，T2＝20秒，T3＝5秒，t为1毫秒，上述的驱动异步电机旋转是由变频器的间接矢量控制器来实现的；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选速度偏差累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将其中最小的两个一次筛选速度偏差累加值所对应的那两个一次筛选转子时间常数分别记录为和在与之间至少选择5个数τ^*[1]、τ^*[2]、.....τ^*[k]作为二次筛选转子时间常数值，k≥5；优选地，步骤f选择的至少五个二次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。在一具体的实施例中，将与之差均分为10份，得到下面的11个二次筛选转子时间常数值，即 ${\mathrm{\τ}}^{*}\[2\]=\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]+\frac{1}{10}(\widetilde{\mathrm{\τ}}\[2\]-\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]),{\mathrm{\τ}}^{*}\[3\]=\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]+\frac{2}{10}(\widetilde{\mathrm{\τ}}\[2\]-\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]),...,{\mathrm{\τ}}^{*}\[k\]=\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]+\frac{10}{10}(\widetilde{\mathrm{\τ}}\[2\]-\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]),$ 其中k＝1,2，……，11；k的数值可以与前述的n相等或不等；

步骤g，变频器根据选择的第一个二次筛选转子时间常数τ^*[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个二次筛选速度偏差累加值；所述的预设的时间T1、T2及T3均大于等于0.1秒；所述的预设的时间周期t满足：0.1毫秒≤t≤10毫秒；所述的ω₁不超过所述异步电机的额定转速。举例但不局限于T1＝5秒，T2＝20秒，T3＝5秒，t为1毫秒；

步骤h，变频器根据选择的第二个二次筛选转子时间常数τ^*[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个二次筛选速度偏差累加值；

步骤i，依此类推，直到变频器得到第k个二次筛选速度偏差累加值；

步骤j，比较获得的k个二次筛选速度偏差累加值，将最小的二次筛选速度偏差累加值所对应的那一个二次筛选转子时间常数作为辨识结果。

由于进行了两次筛选，实施例2的辨识精度要优于实施例1。

以单位电流输出转矩最大为目标来自动辨识转子时间常数值的模式2包括以下两个实施例。

实施例3

根据实施例3的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；优选地，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。在一具体的实施例中，选择下述11个一次筛选转子时间常数值，即τ[1]＝0.9τ，τ[2]＝0.8τ，τ[3]＝0.7τ，τ[4]＝0.6τ，τ[5]＝0.5τ，τ[6]＝τ，τ[7]＝1.1τ，τ[8]＝1.2τ，τ[9]＝1.3τ，τ[10]＝1.4τ，τ[11]＝1.5τ；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选定子电流累加值；最好是，0.1毫秒≤t≤10毫秒，举例但不限于ω₂等于异步电机额定转速的2％，T4＝10秒，t为1毫秒，上述的驱动异步电机旋转是由变频器的间接矢量控制器来实现的；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选定子电流累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选定子电流累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选定子电流累加值，将最小的一次筛选定子电流累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果。

实施例4

根据实施例4的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；优选地，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。在一具体的实施例中，选择下述11个一次筛选转子时间常数值，即τ[1]＝0.9τ，τ[2]＝0.8τ，τ[3]＝0.7τ，τ[4]＝0.6τ，τ[5]＝0.5τ，τ[6]＝τ，τ[7]＝1.1τ，τ[8]＝1.2τ，τ[9]＝1.3τ，τ[10]＝1.4τ，τ[11]＝1.5τ；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选定子电流累加值；最好是，0.1毫秒≤t≤10毫秒，举例但不限于ω₂等于异步电机额定转速的2％，T4＝10秒，t为1毫秒，上述的驱动异步电机旋转是由变频器的间接矢量控制器来实现的；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选定子电流累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选定子电流累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选定子电流累加值，将其中最小的两个一次筛选定子电流累加值所对应的那两个一次筛选转子时间常数分别记录为和在与之间至少选择5个数τ^*[1]、τ^*[2]、.....τ^*[k]作为二次筛选转子时间常数值，k≥5；优选地，步骤f选择的至少五个二次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。在一具体的实施例中，将与之差均分为10份，得到下面的11个二次筛选转子时间常数值，即 ${\mathrm{\τ}}^{*}\[2\]=\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]+\frac{1}{10}(\widetilde{\mathrm{\τ}}\[2\]-\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]),{\mathrm{\τ}}^{*}\[3\]=\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]+\frac{2}{10}(\widetilde{\mathrm{\τ}}\[2\]-\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]),...,{\mathrm{\τ}}^{*}\[k\]=\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]+\frac{10}{10}(\widetilde{\mathrm{\τ}}\[2\]-\widetilde{\mathrm{\τ}}\[1\]),$ 其中k＝1,2，……，11；k的数值可以与前述的n相等或不等；

步骤g，变频器根据选择的第一个二次筛选转子时间常数τ^*[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个二次筛选定子电流累加值；最好是，0.1毫秒≤t≤10毫秒，举例不限于ω₂等于异步电机额定转速的2％，T4＝10秒，t为1毫秒；

步骤h，变频器根据选择的第二个二次筛选转子时间常数τ^*[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个二次筛选定子电流累加值；

步骤i，依此类推，直到变频器得到第k个二次筛选定子电流累加值；

步骤j，比较获得的k个二次筛选定子电流累加值，将最小的二次筛选定子电流累加值所对应的那一个二次筛选转子时间常数作为辨识结果。

由于进行了两次筛选，实施例4的辨识精度要优于实施例3。

图1示出了采用了根据本发明的实施例的自动辨识异步电机转子时间常数的方法的电机矢量控制的控制框图。本申请实施例1至实施例4中所述的方法是由图1中的转子时间常数自动辨识模块来实现。

Claims (10)

1.变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选速度偏差累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将最小的一次筛选速度偏差累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果。

2.根据权利要求1所述的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。

3.变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选速度偏差累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选速度偏差累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选速度偏差累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选速度偏差累加值，将其中最小的两个一次筛选速度偏差累加值所对应的那两个一次筛选转子时间常数分别记录为和在与之间至少选择5个数τ^*[1]、τ^*[2]、.....τ^*[k]作为二次筛选转子时间常数值，k≥5；

步骤g，变频器根据选择的第一个二次筛选转子时间常数τ^*[1]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个二次筛选速度偏差累加值；

步骤h，变频器根据选择的第二个二次筛选转子时间常数τ^*[2]驱动异步电机旋转，先在预设的时间T1内由零速斜坡加速到ω₁，然后在预设的时间T2内保持速度ω₁不变，然后再在预设的时间T3内由ω₁斜坡减速到零速；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录电机速度指令值与电机速度实际反馈值的差的绝对值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个二次筛选速度偏差累加值；

步骤i，依此类推，直到变频器得到第k个二次筛选速度偏差累加值；

步骤j，比较获得的k个二次筛选速度偏差累加值，将最小的二次筛选速度偏差累加值所对应的那一个二次筛选转子时间常数作为辨识结果。

4.根据权利要求1所述的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列；

步骤f选择的至少五个二次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。

5.根据权利要求1所述的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，所述的预设的时间T1、T2及T3均大于等于0.1秒；所述的预设的时间周期t满足：0.1毫秒≤t≤10毫秒；所述的ω₁不超过所述异步电机的额定转速。

6.变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选定子电流累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选定子电流累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选定子电流累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选定子电流累加值，将最小的一次筛选定子电流累加值所对应的那一个一次筛选转子时间常数作为辨识结果。

7.根据权利要求6所述的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。

8.变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，根据以下公式计算出转子时间常数的大概值τ；

$\mathrm{\τ}=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_e-{\mathrm{\ω}}_r}\frac{\sqrt{{i_{ss}}^2-{i_{ds}}^2}}{i_{ds}};$

其中，ω_e是额定定子电流角速度,ω_r是额定转子角速度，i_ds是额定条件下间接矢量控制的定子d轴电流，i_ss是额定定子电流；

步骤b，在0.1τ与3τ之间至少选择5个数τ[1]、τ[2]、.....τ[n]作为一次筛选转子时间常数值，n≥5；

步骤c，变频器根据选择的第一个一次筛选转子时间常数τ[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个一次筛选定子电流累加值；

步骤d，变频器根据选择的第二个一次筛选转子时间常数τ[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个一次筛选定子电流累加值；

步骤e，依此类推，直到变频器得到第n个一次筛选定子电流累加值；

步骤f，比较获得的n个一次筛选定子电流累加值，将其中最小的两个一次筛选定子电流累加值所对应的那两个一次筛选转子时间常数分别记录为和在与之间至少选择5个数τ^*[1]、τ^*[2]、.....τ^*[k]作为二次筛选转子时间常数值，k≥5；

步骤g，变频器根据选择的第一个二次筛选转子时间常数τ^*[1]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，所述的恒定转速ω₂为所述异步电机的额定转速的1％至5％，T4大于等于0.1秒；并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第一个二次筛选定子电流累加值；

步骤h，变频器根据选择的第二个二次筛选转子时间常数τ^*[2]驱动异步电机以恒定转速ω₂运转预设的T4时间，并且，在所述异步电机的运转过程中每隔预设的时间周期t记录一次异步电机定子电流的有效值并累加，当异步电机完成运转过程后得到第二个二次筛选定子电流累加值；

步骤i，依此类推，直到变频器得到第k个二次筛选定子电流累加值；

步骤j，比较获得的k个二次筛选定子电流累加值，将最小的二次筛选定子电流累加值所对应的那一个二次筛选转子时间常数作为辨识结果。

9.根据权利要求8所述的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，步骤b选择的至少五个一次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列；

步骤f选择的至少五个二次筛选转子时间常数值在从小到大排列时呈等差数列。

10.根据权利要求8所述的变频器自动辨识异步电机转子时间常数的方法，其特征在于，所述的预设的时间周期t满足：0.1毫秒≤t≤10毫秒。