CN105408754A - 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。呈现了一种电动机系统模型，该电动机系统模型包括一个定子电阻、一个瞬态电感、一个磁化电感以及一个转子电阻。一个直流序列用于确定该定子电阻，一个电压脉冲用于确定该瞬态电感，一个二分注入频率搜索算法用于确定该磁化电感，并且在一个转差频率的具有直流偏置的一个交流正弦波用于确定该转子电阻。

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以便提供期望的速度和/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，令人期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，这可能经常是不令人期望的。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的电磁特性的方法，其中，该电磁特性包括一个瞬态电感，该方法包括：将一个电压脉冲施加到该电动机系统上；获取响应于该电压脉冲而生成的一个电流脉冲的一个上升部分的多个样本；并且使用一个非线性曲线拟合算法从所述多个样本中确定该电动机系统的该瞬态电感。

在本发明的一种形式中，该电流脉冲由等式逼近，其中在这个公式中，L可以是所述瞬态电感。在这个公式中，R可以是该电动机系统的定子电阻和转子电阻的和。

该曲线拟合算法可以是使用一个Levenberg-Marquardt算法来实现的。其他合适的算法将是本领域的普通技术人员熟知的。

在本发明的一些形式中，在多个不同的直流偏置电压估计该瞬态电感。

所述电磁特性可进一步包括一个磁化电感。本发明的方法可进一步包括：在一个第一频率，将一个信号注入该电动机；确定在该第一频率的该电动机中的该磁化电感和通量；比较在该第一频率的该通量和一个预期通量；在该通量不足够接近于该预期通量的情况下，调整注入电流的频率；并且将在该通量足够接近该预期通量时测量的该磁化电感作为该电动机系统的该磁化电感。如下文中详细描述的，该磁化电感是基于一个向量图确定的。

本发明还提供了一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，其中，该电磁特性包括一个磁化电感，该方法包括：在一个第一频率，将一个信号注入该电动机；确定在该第一频率的该电动机中的该磁化电感和通量；比较在该第一频率的该通量和一个预期通量；在该通量不足够接近于该预期通量的情况下，调整注入电流的频率；并且将在该通量足够接近该预期通量时测量的该磁化电感作为该电动机系统的该磁化电感。如下文中详细描述的，该磁化电感是基于一个向量图确定的。

在该磁化电感被确定的本发明的多种形式中，本发明可包括通过从定子电压减去跨定子电阻(由R_sI_s给出)的电压降和跨瞬态电感(由j_σX_si_s给出)的电压两者确定跨该磁化电感的电压降。定子电压可以被测量。所述这些电压被典型地表示为向量：这使得当将电压求和或减去时，考虑到不同电压之间的相差成为可能。

确定该磁化电感可包括在定子电流(其可被测量)的基础上以及在磁化电流与跨该磁化电感的电压成直角的基础上确定流经该磁化电感的电流。

从而，在本发明的一种形式中，测量定子电压u_s以及定子电流i_s。定子电阻R_s(典型地被确定为一个直流序列的一部分)用于确定跨定子电阻(由R_sI_s给出)的电压降并且跨瞬态电感(通常由j_σX_si_s给出)的电压也被确定。这些信息同定子电流和电压之间的相位角的知识一起足以确定该电动机系统的等效电路中的所有电流和电压，从中能够容易地确定该磁化电感。

在以上提出的用于确定该磁化电感的该算法中，可基于该电动机系统的已知的或估计的电磁特性计算该预期通量。

在以上提出的用于确定该磁化电感的该算法中，注入电流的频率可以使用一个搜索算法、通常是一个二分搜索算法来调整。

在本发明的许多形式中，该异步电动机系统的该电磁特性进一步包括该电动机的一个定子电阻和/或用于驱动该电动机的一个逆变器的非线性。本发明可进一步包括将一个第一直流序列施加到该电动机系统的一个第一相上，该第一直流序列包括：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；并且重复该调整和测量步骤，直到完成该第一直流序列。

该直流序列可进一步包括将一个第二直流序列施加到该电动机系统的一个第二相上，该第二直流序列包括：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；并且重复该调整和测量步骤，直到完成该第二直流序列。

可将更多直流序列施加到该电动机的更多相上。该电动机系统的这些相可以选自：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。

在本发明的一些形式中，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。此外，可监测施加给该电动机的这些电流以确定该施加的直流电流电平在什么时候稳定。

在本发明的一种形式中，这些直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。类似地，其他多个序列可被施加从而使该电动机系统内所产生的任何转矩最小化。

本发明可进一步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/或用于驱动该电动机的一个逆变器的非线性。

该电磁特性可进一步包括一个转子电阻，其中，跨该转子电阻的电压等于跨该磁化电感的电压，其中，该转子电阻是通过跨该转子电阻的电压除以通过该转子电阻的电流来确定的。通过该转子电阻的电流可以从定子电流(其可以被测量)以及通过该磁化电感的电流计算得出。

该方法进一步包括在待测的该电动机的一个转差频率注入一个交流信号(具有一个直流偏置)，以便确定该转子电阻。

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示出了示例性直流序列的所施加电流的曲线图；

图8示出了示例性直流序列的所测量电流和电压的曲线图；

图9示出了根据本发明的一方面在一个示例性瞬态电感步骤中所施加的电压脉冲。

图10示出了在本发明的一个示例性实现方式中响应于图9的电压脉冲生成的电流脉冲；

图11是异步电动机的替代等效电路；

图12是根据本发明的一个方面的向量图；

图13是根据本发明的一个方面的交流序列的流程图；

图14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15是替代补偿机构的框图；以及

图16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。

接着，该算法移动到步骤24，其中施加了一个电压脉冲以确定该电动机的瞬态电感L_σ。

接着，该算法移动到步骤26，其中施加了一个交流序列以确定待测的该电动机的磁化电感L_h’。

最后，该算法移动到步骤28，其中施加了具有直流偏置的一个交流正弦波以确定待测的该电动机的转子电阻R_r’。

下文详细说明这些步骤。应该注意到该算法的步骤中的一些步骤能够以不同的顺序实施。此外，本发明的一些形式中，这些步骤的一个或多个步骤可以被省略(例如，如果经由该算法的步骤所确定的数据是已知的或不需要)。

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)包括一个定子电阻R_s、一个定子漏感L_sl、一个互感L_h、一个转子漏感L_rl以及一个转子电阻R_r。按以下方式简单地计算转子电感L_r与定子电感L_s：L_r＝L_h+L_rI；并且L_s＝L_h+L_sI。

图11示出了总体上由参考标号100指示的用于一个异步电动机的一个替代等效电路。在数学上与以上参考图3所描述的等效电路30相同的电路100包括定子电阻R_s、瞬态电感L_σ、主电感L_h’(通常在以下称为磁化电感)以及转子电阻R_r’。

其中：

Rs＝Rs

$L\mathrm{\σ}=Ls-\frac{{\mathrm{Lh}}^2}{Lr}\≈Lsl+Lrl$

${\mathrm{Lh}}^{\′}=\frac{{\mathrm{Lh}}^2}{Lr}$

${\mathrm{Rr}}^{\′}=\frac{{\mathrm{Lh}}^2}{{\mathrm{Lr}}^2}\·Rr$

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。(类似地，等效电路100中所示的这些电感表现为短路，使得等效电路100还能够接近定子电阻R_s)。以下提供示例性直流序列的细节。更多细节可以在于2013年7月11日提交的申请人的共同未决的发明申请PCT/IB2013/055692中找到(公开为WO2014/024059)。

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，令人期望的是保持电动机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。

如进一步在共同未决的申请PCT/IB2013/055692(公开为WO2014/024059)中所描述的，直流跟踪步骤44可包括：在重复不同的直流跟踪级别之前，设置一个电流命令(例如通过定义待施加到该电动机的一个具体相上的电流向量的大小)，等待该电流向量稳定并且测量和记录电流强度和施加的电压测量。

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。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。如果否，算法40移动到步骤48。

在步骤48，在直流跟踪步骤44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7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7中所示，脉冲66包括多个步长。脉冲66的每一个步长对应于直流跟踪过程44中所设置的电流。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，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R_s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7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，存储电动机系统的R_s和U_e曲线。

图8示出了在算法40中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)。确定对于待测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，该数据能够适合非线性函数以确定参数V_电压降、k和r_s。

如进一步在共同未决的申请PCT/IB2013/055692(公开为WO2014/024059)中所描述的，在该直流序列中所采集的数据能够用于生成U_e曲线。该U_e曲线仅仅是从该跟踪数据减去电阻电压降之后的剩余，即U_e＝V(I)-Rhat*I，其中Rhat是经由回归分析确定的估计定子电阻。

在此阶段，算法20的直流序列22完成了，并且从而算法20移动到步骤24，其中为了确定瞬态电感L_σ，进行一个瞬态电感估计步骤。如上所述，图11示出了总体上由参考标号100指示的用于一个异步电动机的一个替代等效电路，电路100包括定子电阻R_s、瞬态电感L_σ、主(或磁化)电感L_h’以及转子电阻R_r’。从而，算法24的步骤24力图确定等效电路100的瞬态电感L_σ。

如图9中所示，该瞬态电感步骤涉及将电压脉冲80施加到待测的该电机上。将该电压脉冲(具有高度ΔV)施加到时间t₀与t₁之间。

如图10中所示，施加电压脉冲80引起生成一个电流脉冲(总体上由参考标号90指示)。在此阶段，选择该电压脉冲以确保该电流脉冲将不会太高到以至于损坏驱动，但是要足够高以具有高分辨率(例如良好信噪比)。

电流脉冲90具有一个上升部分92和一个下降部分94。该上升部分发生于时间t₀与t₁之间(当正在施加该电压脉冲时)，并且该下降部分从t₁开始向前。

该上升部分是非线性的，并且为了测量该非线性部分，提取电流脉冲92的若干样本(虽然在本发明替代实施例中可以提取更多或更少样本，但是也许是10或20个的数量级)。如以下进一步描述的，一个非线性最小二乘估计算法可用于基于电流响应估计电阻和电感。在本发明的一个实施例中，使用众所周知的Levenberg-Marquardt算法。

在此阶段得到的数据用于调整电流脉冲幅值(施加的电压脉冲)以达到一个特定峰值，在此记录最终电感估计值。这典型地涉及施加一个更大的电压脉冲，其生成一个更大的电流脉冲并且提高测量的灵敏度(和准确度)。

电流脉冲90的上升部分92的电流在以下公式中给出：

$i\left(t\right)=\frac{v}{R}(1-e^{\frac{-t_0}{\mathrm{\τ}}})$

其中：

$\mathrm{\τ}=\frac{L}{R}$

R＝R_S+R_T

L＝L_σ

通过提取若干样本，能够对电流等式求解以给出该瞬态电感(L_σ)以及定子电阻和转子电阻之和(R_s+R_r)的示值。注意该两个电阻不容易分开(尽管R_s来自于该直流序列)，因为R_r具有高度频率相依性。

为了捕获操作点变化，在不同的直流偏置下重复该瞬态电感估算法。

以上所描述的方法相比较于已知的通过基于初始脉冲和曲线拟合估计调整电压脉冲幅值的方法改善了驱动保护，使得产生的电流脉冲处于一个规定范围之内(不会太大并且不会太小)。

以上所描述的方法与已知方法相比还对于驱动非线性(例如二极管电压降)具有更小敏感度。前述方法采用电流脉冲衰减(图10中由参考标号94表示)过程中的两个点来估计时间常数并且采用电流脉冲上升(92)过程中的两个点来估计L和R。由于在衰减过程中，电流流经二极管，因此具有一个相关联二极管电压降，该相关联二极管电压降是经由将衰减过程中的命令电压从零调整到等于该估计的二极管电压降的一个较小量补偿得到的。本方法消除了这一敏感度。此外，通过将接通脉冲基于一个电压变化(ΔV)，减小了对停滞时间和ICBT非线性的敏感度。

在此阶段，已经施加了该直流序列(算法20的步骤22)并且已经进行了瞬态电感步骤(算法20的步骤24)。如图2中所示，现在算法20移动到交流序列26。

如上所述，图11示出了总体上由参考标号100指示的用于一个异步电动机的一个替代等效电路，等效电路100包括定子电阻R_s、瞬态电感L_σ、主(或磁化)电感L_h’以及转子电阻R_r’。

定子电阻R_s从直流序列中已知(算法20的步骤22)，并且瞬态电感L_σ从瞬态电感估计算法中已知(算法24的步骤24)。我们现在需要确定主电感L_h’和转子电阻R_r’。

图12示出了一个向量图，能够在其上标绘出待测的电机的电流和电压。图12中标绘出的电流和电压标注在图11所示的等效电路100中。如下文中所描述的，该向量图示出了如何确定该磁化电感。

直接测量和标绘跨定子u_s(见图11)的电压(如向量图110的x轴线)。定子电流i_s(见图11)也被测量并且标绘在向量图110上。由于电路中的电感，定子电流和定子电压不同相。在该向量图中，通过定子电流与电压之间的一个相位角表示相位差。

因为定子电阻R_s从该直流序列中已知，所以能够确定跨定子电阻(由R_sI_s给出)的电压降。进一步地，该电压降将与该定子电流同相，并且因此能够准确地在向量图110上标绘出该电压降的角度。

除了跨定子电阻R_s的电压降之外，还将出现跨瞬态电感L_σ的一个电压降。跨该瞬态电感的电压由以下公式给出：

j_σX_si_s。

这个公式中的每一项都是已知的。此外，这一项将与跨电阻R_s的电压降成直角。从而，能够在向量图110上标绘出跨该瞬态电感的电压降。

该电路中仅剩余的电压是跨该磁化电感L_h’(在图11中标注为U_h’)的电压。可容易地从向量图110中确定该电压。

电压U_h’出现于跨磁化电感L_h’和转子电阻R_r’两者。我们知道通过磁化电感L_h’和转子电阻R_r’的电流将会出现90度异相，并且这可以从图11的等效电路100中看出，其中通过磁化电感(i_h’)的电流与通过转子电阻(i_r’)的电流之和将等于定子电流i_s。

从而，能够在向量图110上标绘出这些电流。

因此，如向量图110中所示的，能够确定出等效电路100中的所有电流和电压。由此，确定磁化电感L_h’和转子电阻Rr’在数学上是微不足道的。然而，应该注意的是虽然已经得到了转子电阻R_r’的测量值，但是转子电阻R_r’具有高度频率相依性并且从而通常需要进一步分析该转子电阻(如以下进一步所讨论的)。

图13是一个流程图(总体上由如以上参考图12所描述的参考标号120表示)以确定待测的电机的磁化电感L_h’。

算法120开始于步骤122，其中在电机已知的或估计的电磁特性的基础上，计算一个第一注入频率。可使用查找表函数来实施这一步骤。

在基于待测的电动机的额定电流的电流处注入该第一注入频率下的一个恒定大小电流(算法120的步骤124)。在本发明的一种示例性形式中，可在该额定电流的80％处注入该电流。

在该注入电流的基础上，使用上述参考图12的方法计算磁化电感L_h’。从而，测量该定子电压u_s以及该定子电流i_s。该定子电阻R_s(从直流序列22已知)用于确定跨该定子电阻(由R_sI_s给出)的电压降并且跨瞬态电感(从瞬态电感步骤24已知)的电压也被确定(由j_σX_si_s给出)。如上所述，这些信息同该定子电流和电压之间的相位角的知识一起足以确定等效电路100中的所有电流和电压，从中能够容易地确定磁化电感L_h’。

当该磁化电感已知时，能够估计出该电动机中的通量，从而完成算法120的步骤126(其中确定该磁化电感和通量两者)。

将步骤126中计算的通量和基于该电动机的已知的(或估计的)电磁特性计算的预期通量进行比较。在算法120的步骤128，确定该计算的通量是否足够接近于该预期通量。如果是，则完成主电感U’的测量，并且算法120在步骤132终止。否则，调整该注入电流的频率(算法120的步骤130)并且算法120返回到步骤124。搜索算法(诸如二分搜索算法)可用于实施步骤130；技术人员将意识到用于本步骤的许多适合算法。

重复步骤124和128，直到步骤126中计算的该通量足够接近该预期通量。

在此阶段，已经施加了该直流序列(算法20的步骤22)并且，已经进行了瞬态电感步骤(算法20的步骤24)，并且已经施加了该交流序列(算法20的步骤26)。如图2中所示的，现在算法20移动到具有偏置的正弦波步骤28，以便确定该转子电阻。

对于该转子电阻，该算法类似于在PCT/IB2013/055692(公开为WO2014/024059)所描述的，施加一个直流偏置并且该注入频率处于转差频率。该计算使用图12中所示的相同的向量图。图11示出了跨R_r’的电压等于跨L_h’的电压，并且图12示出了能够从i_s和i_h’中计算i_r’(通过R_r’的电流)。因此能够得到Rr’的值。

如在PCT/IB2013/055692(公开为WO2014/024059)中所描述的，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14中所示)、用于处理的反馈电压(反馈解耦补偿-例如如图15中所示)或者其组合(例如如图16中所示)中的逆变器非线性进行补偿。当然，可以使用除了图14至图16中所示的那些之外的许多其他的调节安排。

本发明的上述实施例仅仅是通过举例的方式提供的。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如落在本发明的精神和范围内的所有此类修改、变化和替换。

Claims (16)

1.一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，其中，该电磁特性包括一个瞬态电感，该方法包括：

将一个电压脉冲施加到该电动机系统上；

获取响应于该电压脉冲而生成的一个电流脉冲的一个上升部分的多个样本；并且

使用一个非线性曲线拟合算法从所述多个样本中确定该电动机系统的该瞬态电感。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该电流脉冲由等式逼近，其中并且其中，L是该瞬态电感。

3.如权利要求2所述的方法，其中，R是该电动机系统的定子电阻和转子电阻的和。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该曲线拟合算法是使用一个Levenberg-Marquardt算法来实现的。

5.如任一前述权利要求所述的方法，其中，在多个不同的直流偏置电压估计该瞬态电感。

6.如任一前述权利要求所述的方法，其中，该电磁特性进一步包括一个磁化电感，该方法包括：

在一个第一频率，将一个信号注入该电动机；

确定在该第一频率的该电动机中的该磁化电感和通量；

比较在该第一频率的该通量和一个预期通量；

在该通量不足够接近于该预期通量的情况下，调整注入电流的频率；并且

将在该通量足够接近该预期通量时测量的该磁化电感作为该电动机系统的该磁化电感。

7.一种确定异步电动机系统的电磁特性的方法，其中，该电磁特性包括一个磁化电感，该方法包括：

在一个第一频率，将一个信号注入该电动机；

确定在该第一频率的该电动机中的该磁化电感和通量；

比较在该第一频率的该通量和一个预期通量；

在该通量不足够接近于该预期通量的情况下，调整注入电流的频率；并且

将在该通量足够接近该预期通量时测量的该磁化电感作为该电动机系统的该磁化电感。

8.如权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，确定该磁化电感包括通过从定子电压减去跨定子电阻的电压降和跨瞬态电感的电压两者确定跨该磁化电感的电压降。

9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，确定该磁化电感包括在定子电流的基础上以及在磁化电流与跨该磁化电感的电压成直角的基础上确定流经该磁化电感的电流。

10.如权利要求6至9中任一项所述的方法，其中，该预期通量是基于该电动机系统的已知的或估计的电磁特性计算的。

11.如权利要求6至10中任一项所述的方法，其中，使用一个二分搜索算法调整注入电流的频率。

12.如任一前述权利要求所述的方法，其中，该异步电动机系统的该电磁特性进一步包括该电动机的一个定子电阻和/或用于驱动该电动机的一个逆变器的非线性，该方法进一步包括：一个直流序列包括将一个第一直流序列施加到该电动机系统的一个第一相，该第一直流序列包括：

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；并且

重复该调整和测量步骤，直到完成该第一直流序列。

13.如权利要求12所述的方法，该方法进一步包括：

将一个第二直流序列施加到该电动机系统的一个第二相上，该第二直流序列包括：

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；并且

重复该调整和测量步骤，直到完成该第二直流序列。

14.如权利要求12或权利要求13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/或用于驱动该电动机的一个逆变器的非线性。

15.如权利要求6至14中任一项所述的方法，其中，该电磁特性进一步包括一个转子电阻，其中，跨该转子电阻的电压等于跨该磁化电感的电压，其中，该转子电阻是通过跨该转子电阻的电压除以通过该转子电阻的电流来确定的。

16.如任一前述权利要求所述的方法，其中，该电磁特性进一步包括一个转子电阻，该方法进一步包括在待测的该电动机的一个转差频率注入一个交流信号，以便确定该转子电阻。