CN106026824B - 一种识别不同型号交流电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种识别不同型号交流电机的方法，首先向待识别的不同型号的交流电机的定子绕组注入相同频率和幅值的交流电，其次分别采集待识别的各个交流电机各相定子绕组的电流，然后将采集的各个交流电机各相定子绕组的电流通过Clark变换，转换到两相静止坐标系下的电流，最终计算每个交流电机在两相静止坐标系下的电流矢量的幅值，根据电流矢量的幅值识别出不同型号的交流电机。本发明克服了现有识别方法存在的问题，既不需增加额外的硬件，且识别结果精确度高。
Description
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，特别涉及了一种识别不同型号交流电机的方法。
背景技术
在洗衣机、空调、冰箱等变频家电领域，同一型号的机型经常需要采用多种型号的变频电机，为了保证每种型号的变频电机发挥最优性能，每一种变频电机需要与之相匹配的变频驱动器，如果有一台变频器能够对所有型号的电机进行识别，然后变频器软件中运行针对这台电机的算法，就可以在发挥电机的最优性能的同时实现一台变频器匹配所有型号的电机。
目前市场上采用的一种电机识别方法，在每种型号的电机线束上放一个电阻，然后将电阻接在变频器上，变频器根据不同的电阻来区分不同类型的电机，这种识别方法增加了系统的成本和复杂度。
对不同型号的电机进行识别，一般只能利用电机参数的不同来实现，电机的主要参数有极对数、电阻、电感、反电动势等。
若想通过极对数和反电动势识别电机，需使电机旋转，由于事先并不知道是什么电机，所以必须开环运行，而开环运行并不能保证电机可靠运行，电机可能会失步，导致识别结果不准，而且额外增加能耗。另外有些应用(比如洗衣机)中不允许识别时电机运行，所以此方法有很大的局限性。
若想通过电阻、电感识别电机，可向绕组中加入直流电，由于电感的存在，电流会缓慢上升，由于不同电机参数有差异，电流的上升时间并不一样，可通过上升时间识别电机，但是该方法只在电机温度是室温时才能采用，假如电机已经工作了一段时间，此时电机温度较高，由于电阻会随温度变化而变化，此时的识别结果也就不准确了。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种识别不同型号交流电机的方法，通过向交流电机绕组注入一定频率和幅值的交流电，根据产生的电流矢量幅值区分电机，既不需增加额外的硬件，且识别结果精确度高。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种识别不同型号交流电机的方法，包括以下步骤：
(1)向待识别的不同型号的交流电机的定子绕组注入相同频率和幅值的交流电；首先根据待识别的交流电机的型号来确定注入的交流电在旋转系下的电压信号Vd、Vq，再将电压信号Vd、Vq通过Park逆变换，转换为两相静止坐标系下的电压信号，根据两相静止坐标系下的电压信号，利用空间矢量调制算法或查表法得到开关控制信号，从而驱动逆变器向定子绕组注入交流电；其中，注入的交流电的频率由Park逆变换角度决定，注入的交流电的频率必须大于电机正常运行的最大频率，从而保证电机转子静止，Vd为旋转系下直轴电压信号，Vq为旋转系下交轴电压信号；
(2)经过步骤(1)后，分别采集待识别的各个交流电机各相定子绕组的电流；
(3)分别将步骤(2)采集的各个交流电机各相定子绕组的电流通过Clark变换，转换到两相静止坐标系下的电流；
(4)计算每个交流电机在两相静止坐标系下的电流矢量的幅值，根据电流矢量的幅值识别出不同型号的交流电机。
基于上述技术方案的优选方案，在步骤(1)中，Vd＝0，Vq值为常数。
基于上述技术方案的优选方案，在步骤(1)中，Vq＝0，Vd值为常数。
基于上述技术方案的优选方案，预先设定步骤(4)中两相静止坐标系下的电流幅值的给定值，将步骤(4)计算得到的电流矢量幅值作为反馈，与预先设定的给定值进行比较，PI调节器根据比较结果调整输出旋转系下的电压信号Vd、Vq。
基于上述技术方案的优选方案，所述待识别的交流电机为异步电机或永磁同步电机。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明有效地克服了现有技术方法的缺点，向交流电机中注入高频电压，由于频率较高，电机不会转动，不存在失步问题。注入的时间也非常短，所以耗电很少。由于注入的电压频率高，所以大部分压降在电感上，电阻上的压降非常少，因此对电阻可忽略不计，克服了电阻随温度变化的问题，提高了识别效果。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明加入反馈调节的方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
一种识别不同型号交流电机的方法，如图1所示，步骤如下：
步骤1：向待识别的不同型号的交流电机的定子绕组注入相同频率和幅值的交流电。首先根据待识别的交流电机的型号来确定注入的交流电在旋转系下的电压信号Vd、Vq(Vd为旋转系下直轴电压信号，Vq为旋转系下交轴电压信号)，再将电压信号Vd、Vq通过Park逆变换，转换为两相静止坐标系下的电压信号Valpha、Vbeta，根据两相静止坐标系下的电压信号Valpha、Vbeta，利用空间矢量调制算法或查表法得到开关控制信号，从而驱动逆变器向定子绕组注入交流电。
注入的交流电的幅值和频率根据实际电机事先确定，幅值太小会导致不同型号的电机区分不开，但幅值也不能大于电机能承受的最大电流。注入的交流电频率不能太低，否则会使转子转动起来，从而导致产生的反电动势影响最终结果。注入的交流电的频率由Park逆变换角度决定，注入的交流电的频率必须大于电机正常运行的最大频率，从而保证电机转子静止，电机正常运行的最大频率n为电机转速，p为电机极对数。
步骤2：经过步骤(1)后，分别采集待识别的各个交流电机各相定子绕组的电流。此处以三相交流电机为了，采集三相交流电机三相绕组电流ia、ib、ic。
步骤3：分别将步骤(2)采集的各个交流电机各相定子绕组的电流通过Clark变换，转换到两相静止坐标系下的电流Ialpha、Ibeta。
步骤4：计算每个交流电机在两相静止坐标系下的电流矢量的幅值根据电流矢量的幅值Is识别出不同型号的交流电机。
在本实施例中，步骤(1)中，可以设定旋转系下的电压信号Vd＝0、Vq为常数，或者Vq＝0、Vd为常数。
预先设定步骤(4)中两相静止坐标系下的电流幅值的给定值，将步骤(4)计算得到的电流矢量幅值作为反馈，与预先设定的给定值进行比较，PI调节器根据比较结果调整输出旋转系下的电压信号Vd、Vq，如图2所示。
本发明不局限于三相电机，同样适用于单相或其他多相交流电机，包括单相异步电机、单相永磁同步电机、多相异步电机、多相永磁同步电机等。
本发明提出识别方法能够有效克服现有识别方法的缺点，向电机中注入高频电压，由于频率较高，电机不会转动，不存在失步问题。注入的时间也非常短，所以耗电很少。由于注入的电压频率很高，电压在电阻上的压降非常少，大部分压降在电感上，电机一相的阻抗模为：
其中Z为阻抗，R为相电阻，ω为注入的电压频率，L为相电感。假设R＝5欧，ω＝5024rad/s，L＝27毫亨，则ωL＝135.65欧，Z＝135.7欧，显然感抗基本与总阻抗模相等，所以电阻可以忽略不计，这样该方法就与电阻无关，从而克服了电阻随温度变化的问题，可以取得较好的识别效果。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种识别不同型号交流电机的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向待识别的不同型号的交流电机的定子绕组注入相同频率和幅值的交流电；首先根据待识别的交流电机的型号来确定注入的交流电在旋转系下的电压信号Vd、Vq，再将电压信号Vd、Vq通过Park逆变换，转换为两相静止坐标系下的电压信号，根据两相静止坐标系下的电压信号，利用空间矢量调制算法或查表法得到开关控制信号，从而驱动逆变器向定子绕组注入交流电；其中，注入的交流电的频率由Park逆变换角度决定，注入的交流电的频率必须大于电机正常运行的最大频率，从而保证电机转子静止，Vd为旋转系下直轴电压信号，Vq为旋转系下交轴电压信号；
(2)经过步骤(1)后，分别采集待识别的各个交流电机各相定子绕组的电流；
(3)分别将步骤(2)采集的各个交流电机各相定子绕组的电流通过Clark变换，转换到两相静止坐标系下的电流；
(4)计算每个交流电机在两相静止坐标系下的电流矢量的幅值，根据电流矢量的幅值识别出不同型号的交流电机。
2.根据权利要求1所述一种识别不同型号交流电机的方法，其特征在于：在步骤(1)中，Vd＝0，Vq值为常数。
3.根据权利要求1所述一种识别不同型号交流电机的方法，其特征在于：在步骤(1)中，Vq＝0，Vd值为常数。
4.根据权利要求1所述一种识别不同型号交流电机的方法，其特征在于：预先设定步骤(4)中两相静止坐标系下的电流幅值的给定值，将步骤(4)计算得到的电流幅值的实际值作为反馈，与前述给定值进行比较，PI调节器根据比较结果调整输出旋转系下的电压信号Vd、Vq。
5.根据权利要求1所述一种识别不同型号交流电机的方法，其特征在于：所述待识别的交流电机为异步电机或永磁同步电机。
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