CN114172432B - 实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法，包括选定两个时刻t′₁和t′₂，使电机空载；驱动器使能且速度为0，经过t′₁时间后给驱动器的速度命令为S₁，记录q轴电流最大时的值i_sq1和电流从使能到最大值所经历的时间t₁；根据t′₂时间重复步骤(2)，记录t′₂时间下q轴电流最大时的值i_sq2和电流从使能到最大值所经历的时间t₂；计算转子时间常数T_r。本发明还涉及一种实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。采用了本发明的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，通过电机在启动时的电流和时间来计算转子时间常数，操作简单，容易编程实现。

Description

实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装 置、处理器及其存储介质

技术领域

本发明涉及异步电机领域，尤其涉及电机固有参数的辨识领域，具体是指一种实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

背景技术

目前交流异步电机驱动系统所用的控制算法主要是磁场定向控制算法(FOC)，在间接磁场定向的过程中，用于计算磁场定向角度的参数尤其是转子时间常数会变得很重要。现有电机参数的估计包括离线参数辨识和在线参数辨识，一般通用控制器的电机参数辨识都是传统的离线辨识方法，通过堵转实验和空载实验来辨识电机参数。由于需要通过两个实验来辨识最后计算测到转子时间常数，因此实验步骤会比较繁琐，不能直接得到测量结果。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足准确性好、精准性好、适用范围较为广泛的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质如下：

该实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)选定两个时刻t′₁和t′₂，电机空载；

(2)驱动器使能且速度为0，经过t′₁时间给驱动器的速度命令为S₁，记录q轴电流最大时的值i_sq1和电流从使能到最大值所经历的时间t₁；

(3)根据t′₂时间重复步骤(2)，记录t′₂时间下q轴电流最大时的值i_sq2和电流从使能到最大值所经历的时间t₂；

(4)计算转子时间常数T_r。

较佳地，所述的步骤(4)中计算转子时间常数T_r，具体为：

根据以下公式计算转子时间常数T_r：

其中，i_sq1为t′₁时间下q轴电流最大时的值，i_sq2为t′₂时间下q轴电流最大时的值，t₁为t′₁时间下电流从使能到最大值所经历的时间，t₂为t′₂时间下电流从使能到最大值所经历的时间。

较佳地，所述的步骤(4)中还包括选定t′₂＝2t′₁时，计算转子时间常数T_r，具体为：

根据以下公式计算转子时间常数T_r：

其中，i_sq1为t′₁时间下q轴电流最大时的值，i_sq2为t′₂时间下q轴电流最大时的值，t₁为t′₁时间下电流从使能到最大值所经历的时间。

该实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

交流异步电机、逆变器、控制器和电流传感器，所述的逆变器与所述的交流异步电机的输入端相连，所述的控制器所述的逆变器相连，通过PWM信号控制逆变器输出电流，所述的电流传感器与所述的控制器相连，用于检测交流异步电机，将检测到的电流信号传输给控制器来调整PWM信号。

该用于实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的装置，其主要特点是，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

该用于实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

采用了本发明的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，通过电机在启动时的电流和时间来计算转子时间常数，操作简单，容易编程实现，避免了传统辨识方法经过多次测试得到不同的变量，然后变量之间做相应的计算才能得到转子时间常数的问题。

附图说明

图1为本发明的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的转子磁链的励磁曲线示意图。

图2为本发明的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的整体流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法，其中包括以下步骤：

(1)选定两个时刻t′₁和t′₂，电机空载；

(2)驱动器使能且速度为0，经过t′₁时间给驱动器的速度命令为S₁，记录q轴电流最大时的值i_sq1和电流从使能到最大值所经历的时间t₁；

(3)根据t′₂时间重复步骤(2)，记录t′₂时间下q轴电流最大时的值i_sq2和电流从使能到最大值所经历的时间t₂；

(4)计算转子时间常数T_r。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4)中计算转子时间常数T_r，具体为：

根据以下公式计算转子时间常数T_r：

其中，i_sq1为t′₁时间下q轴电流最大时的值，i_sq2为t′₂时间下q轴电流最大时的值，t₁为t′₁时间下电流从使能到最大值所经历的时间，t₂为t′₂时间下电流从使能到最大值所经历的时间。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(4)中还包括选定t′₂＝2t′₁时，计算转子时间常数T_r，具体为：

根据以下公式计算转子时间常数T_r：

其中，i_sq1为t′₁时间下q轴电流最大时的值，i_sq2为t′₂时间下q轴电流最大时的值，t₁为t′₁时间下电流从使能到最大值所经历的时间。

本发明的该实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

交流异步电机、逆变器、控制器和电流传感器，所述的逆变器与所述的交流异步电机的输入端相连，所述的控制器所述的逆变器相连，通过PWM信号控制逆变器输出电流，所述的电流传感器与所述的控制器相连，用于检测交流异步电机，将检测到的电流信号传输给控制器来调整PWM信号。

本发明的该用于实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的装置，其中，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

本发明的该用于实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的处理器，其中，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

本发明的该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

为了解决传统的对于异步交流电机的转子时间常数识别方法复杂且不能直接得到结果的问题，提出了交流异步电机转子时间常数的离线识别的方法。

本发明的交流异步电机转子时间常数的离线辨识方法，基于交流异步电机、与所述交流异步电机的输入端相连的逆变器、通过PWM信号控制逆变器输出电流的控制器和用于检测交流异步电机的电流传感器，所述传感器将检测到的电流信号传输给控制器用于调整PWM信号，如图2所示，包括以下步骤：

(1)初步选定两个时刻t′₁和t′₂，电机空载；

(2)驱动器先使能且速度为0，经过t′₁时间后给驱动器速度命令S₁，记录q轴电流最大时的值i_sq1和电流从使能到最大值所经历的时间t₁；

(3)按照时间t′₂重复执行步骤(2)，记录i_sq2和t₂；

(4)按照如下公式通过数值计算法计算转子时间常数T_r

(5)特别的当选定t′₂＝2t′₁时有t₂≈2t₁时，可以按照如下公式计算T_r

本发明的具体实施方式中，由电机的原理可知，电机转子磁链ψ_r与定子励磁电流i_sd满足如下的关系式

其中，T_r是转子时间常数，L_m是电机互感

初始值为0时，该方程的解为

其励磁曲线如图1所示。由图像可知，当励磁电流i_sd一样时，对于曲线上不同时间的两个时刻t₁和t₂，就可以得到两个不同的转子磁链ψ_r1和ψ_r2，且有如下的关系

同样条件下使得电机从静止到运动的力矩是一样的，且可知最大静摩擦力大于滑动摩擦力，因此电机输出力矩有一个先增大后减小的过程，记录电机在启动输出最大力矩时的时刻t₁和t₂以及q轴最大力矩电流i_sq1和i_sq2。

根据异步电机力矩公式有

T_e＝K_Tψ_r1i_sq1＝K_Tψ_r2i_sq2；

其中，K_T是电机的力矩系数

因此有

通过数值计算的方法可以解此方程。

特别的令则

可以解得

从而可以求得

本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

采用了本发明的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法、系统、装置、处理器及其计算机可读存储介质，通过电机在启动时的电流和时间来计算转子时间常数，操作简单，容易编程实现，避免了传统辨识方法经过多次测试得到不同的变量，然后变量之间做相应的计算才能得到转子时间常数的问题。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (5)

1.一种实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)选定两个时刻t′₁和t′₂，电机空载；

(2)驱动器使能且速度为0，经过t′₁时间给驱动器的速度命令为S₁，记录q轴电流最大时的值i_sq1和电流从使能到最大值所经历的时间t₁；

(3)根据t′₂时间重复步骤(2)，记录t′₂时间下q轴电流最大时的值i_sq2和电流从使能到最大值所经历的时间t₂；

(4)计算转子时间常数T_r；

所述的步骤(4)中计算转子时间常数T_r，具体为：

根据以下公式计算转子时间常数T_r：

其中，i_sq1为t′₁时间下q轴电流最大时的值，i_sq2为t′₂时间下q轴电流最大时的值，t₁为t′₁时间下电流从使能到最大值所经历的时间，t₂为t′₂时间下电流从使能到最大值所经历的时间；

所述的步骤(4)中还包括选定t′₂＝2t′₁时，计算转子时间常数T_r，具体为：

根据以下公式计算转子时间常数T_r：

2.一种用于实现权利要求1的方法的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的系统，其特征在于，所述的系统包括：

交流异步电机、逆变器、控制器和电流传感器，所述的逆变器与所述的交流异步电机的输入端相连，所述的控制器所述的逆变器相连，通过PWM信号控制逆变器输出电流，所述的电流传感器与所述的控制器相连，用于检测交流异步电机，将检测到的电流信号传输给控制器来调整PWM信号。

3.一种用于实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的装置，其特征在于，所述的装置包括：

处理器，被配置成执行计算机可执行指令；

存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1所述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

4.一种用于实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1所述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1所述的实现针对转子时间常数进行离线辨识处理的方法的各个步骤。