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定子电阻转速的影响

定子磁链估计误差和定子电阻的变化以及转矩的大小成正比,和同步频率成反比,因此低速时定子磁链估计误差尤其严重。东莞电机在额定转矩和额定转差的条件下,定子电阻和同步频率变化时,定子磁链幅值的估计曲线。可以看出,随着同步频率的下降,定子磁链的估计值随着定子电阻的变化越来越偏离理论值。在50Hz时,定子电阻即使变化100%,定子磁链估计值的相对误差仍小于5%,而在4Hz时,定子磁链估计值的相对误差超过了90%。

图1:定子电阻变化对定子磁链角的影响

定子电阻变化对定子磁链角的影响

图2:定子电阻变化对同步频率的影响

定子电阻变化对同步频率的影响

定子电阻变化会导致同步频率的估计值小于实际值,特别是在低速下更为严重,在50Hz时,定子电阻变化100%,同步频率的相对误差为0.64%,而在4Hz时,同步频率的相对误差为29.275%。

传统的电机离线辨识大多基于等效电路的方法,其中在辨识互感时需要电机空转,因此需要电机与负载脱离,这在一些场合下显得较为繁琐,为此,研究了一种电机静止状态下的离线辨识方法,根据同步频率的高低,将电机模型分别等效为两个与电机参数有关的传递函数,再分别进行辨识,最后得到全部的电机参数。为了验证辨识效果,先进行传统的等效电路法离线辨识实验,再给出电机静止状态下的离线辨识方法,进行验证实验,对实验结果进行比较。

异步电机的单相等效电路如图3所示。等效电路法就是给定不同的电压激励,使电路呈现不同的响应,通过响应信息来获取电机参数。其主要可以分为直流实验,单相实验和空载实验。

图3:异步电机的单相等效电路

异步电机的单相等效电路

直流实验主要用于辨识定子电阻,考虑到辨识结果的对称性,通常需要对六个开关管做如下限定:桥臂一的上开关管进行PWM斩波,下开关管恒关断;桥臂二和三的上幵关管恒关断,下开关管恒导通。给定参考直流电流通常等于额定电流,通过PI调节使a相电流等于参考电流,再根据电压电流来计算定子电阻。

图4:直流实验时的控制框图

直流实验时的控制框图

单相实验用于辨识转子电阻和漏感,为了在等效电路中产生高频正弦电压信号,令桥臂一的上开关管与桥臂二、三的下开关管开关状态相同;桥臂一的下开关管与桥臂二、三的上开关管开关状态相同,并采用面积等效法产生SPWM正弦电压信号,使绕组中产生正弦波电流。