CN102353842B - 一种异步电机定子电阻的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说是一种异步电机定子电阻的测量方法。本发明同现有技术相比，采用电角度差为180°的两项矢量电压在相等时间交替工作，使异步电机定子电阻的测量不受绝缘栅双极型晶体管的管压降U_IGBT、绝缘栅双极型晶体管的开通时间t_on和绝缘栅双极型晶体管的关断时间t_off的影响，从而使异步电机定子电阻测量的准确性更高。

Description

一种异步电机定子电阻的测量方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说是一种异步电机定子电阻的测量方法。

背景技术

通常，异步电机的定子电阻采用直流伏安法测量。具体方法如下：取图1中的两相相邻60°电角度的矢量电压，即[10z]和[z0z](z表示桥臂开路高阻)。如图3所示，当[10z]和[z0z]两相交替工作时，即产生一个加于异步电机定子线圈上的直流电压U_m，如图4所示，其值为 $U_m=U_{\mathrm{DC}}\·D=U_{\mathrm{DC}}\·\frac{t\left[10z\right]}{t\left[10z\right]+t\left[z0z\right]}=U_{\mathrm{DC}}\frac{t_{\mathrm{on}}}{T},$ 异步电机的定子电阻 $R_S=\frac{U_m}{2I}=\frac{U_{\mathrm{DC}}\·D}{2I}.$

该方法中，直流电压U_m受到绝缘栅双极型晶体管的管压降U_IGBT、续流二极管的管压降U_DIODE、绝缘栅双极型晶体管的开通时间t_on、绝缘栅双极型晶体管的关断时间t_off和为防止上下桥臂导通时开通的死区时间t_Dt的影响。具体如下：

$U_m=[U_{\mathrm{DC}}-(U_{\mathrm{IGBT}}+U_{\mathrm{DIODE}})]\×\frac{t\left[10z\right]-(t_{\mathrm{Dt}}+t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}})}{T}$

令U_IGBT+U_DIODE＝ΔU，t_Dt+t_on+t_off＝Δt，

$\mathrm{\ΔD}=\frac{\mathrm{\Δt}}{T},$ $D=\frac{t\left[10z\right]}{T},$ U_e＝D·ΔU+U_DC·ΔD-ΔU·ΔD

可得，U_m＝U_DC·D-(D·ΔU+U_DC·ΔD-ΔU·ΔD)

由上式知，异步电机定子电阻测量的准确性受到绝缘栅双极型晶体管的管压降U_IGBT、绝缘栅双极型晶体管的开通时间t_on和绝缘栅双极型晶体管的关断时间t_off的影响。

因此，发明一种测量结果的准确性不受影响的异步电机定子电阻测量方法是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种能够使测量结果的准确性不受影响的异步电机定子电阻测量方法。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：步骤1，选取第一相矢量电压[10z]和第二相矢量电压[01z]，所述的第一相矢量电压[10z]和所述的第二相矢量电压[01z]的电角度差为180°，使所述的第一相矢量电压[10z]和所述的第二相矢量电压[01z]在相等时间内交替工作；步骤2，根据公式计算出异步电机定子线圈的直流电压Um；步骤3，通过PI电流调节，根据公式计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m0；步骤4，再次通过PI电流调节，根据公式计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m1；步骤5，计算出异步电机定子线圈的平均电压U_n；步骤6，由软件计算出异步电机定子电阻R_s。

所述的软件完成以下步骤：步骤1，根据电机铭牌参数设定时间t_[10z]；步骤2，启动脉冲宽度调制斩波；步骤3，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]是否大于第二相矢量电压的电流I_[01z]，如果是，则进行步骤4，如果不是，则进行步骤5；步骤4，时间t_[10z]减一，周期T加一，完成后进行步骤3；步骤5，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]是否小于第二相矢量电压的电流I_[01z]，如果是，则进行步骤6，如果不是，则进行步骤7；步骤6，时间t_[10z]加一，周期T减一，完成后进行步骤5；步骤7，保存时间t_[10z]；步骤8，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]与第二相矢量电压的电流I_[01z]的差是否大于电流I，如果是，则进行步骤9，如果不是，则进行步骤10；步骤9，时间t_[10z]减一，周期T加一，完成后进行步骤8；步骤10，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]与第二相矢量电压的电流I_[01z]的差是否小于电流I，如果是，则进行步骤11，如果不是，则进行步骤12；步骤11，时间t_[10z]加一，周期T减一，完成后进行步骤10；步骤12，保存时间t_[10z]并根据公式计算异步电机定子电阻R_s。

本发明同现有技术相比，采用电角度差为180°的两项矢量电压在相等时间交替工作，使异步电机定子电阻的测量不受绝缘栅双极型晶体管的管压降U_IGBT、绝缘栅双极型晶体管的开通时间t_on和绝缘栅双极型晶体管的关断时间t_off的影响，从而使异步电机定子电阻测量的准确性更高。

附图说明

图1为矢量电压示意图。

图2为[10z]的电路示意图。

图3为现有技术[z0z]的电路示意图。

图4为现有技术的波形图。

图5为本发明[01z]的电路示意图。

图6为本发明的波形图。

图7为本发明的软件流程示意图

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步描述。

参见图2、图5和图6，本发明包括以下步骤：步骤1，选取第一相矢量电压[10z]和第二相矢量电压[01z]，第一相矢量电压[10z]和第二相矢量电压[01z]的电角度差为180°，使第一相矢量电压[10z]和第二相矢量电压[01z]在相等时间内交替工作。

步骤2，根据公式计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m，具体计算过程如下：

在[10z]区间，有 $I_{\left[10Z\right]}=\frac{U_{\mathrm{DC}}-\mathrm{\ΔU}}{2R_S};$ 在[01z]区间，有 $-I_{\left[01Z\right]}=\frac{-(U_{\mathrm{DC}}-\mathrm{\ΔU})}{2R_S};$

设t_[10Z]＝t_[01Z]，则T＝t_[10Z]+t_[01Z]；则 $U_m=U_{\mathrm{DC}}\·D-U_e=U_{\mathrm{DC}}\·\frac{t_{\left[10Z\right]}}{t_{\left[10Z\right]}+t_{\left[01Z\right]}}-U_e.$

步骤3，通过PI电流调节，根据公式计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m0，具体计算过程如下：当t_[10Z]+Δt₁时，t_[01Z]-Δt₁；则T＝t_[10Z]+Δt₁+t_[01Z]-Δt₁；I_[10Z]-I_[01Z]＝0； $U_{m0}=U_{\mathrm{DC}}\·\frac{t_{\left[10Z\right]}}{T}+\frac{\mathrm{\Δ}{t}_1}{T}\·U_{\mathrm{DC}}-U_e.$

步骤4，再次通过PI电流调节，根据公式计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m1，具体计算过程如下：当t_[10Z]+Δt₁+Δt₂，t_[01Z]-Δt₁-Δt₂时；

则T＝t_[10Z]+Δt₁+Δt₂+t_[01Z]-Δt₁-Δt₂时；I_[10Z]-I_[01Z]＝I

则 $U_{m1}=U_{\mathrm{DC}}\·\frac{t_{\left[10Z\right]}}{T}+\frac{{\mathrm{\Δt}}_2}{T}\·U_{\mathrm{DC}}+\frac{{\mathrm{\Δt}}_1}{T}\·U_{\mathrm{DC}}-U_e.$

步骤5，计算出异步电机定子线圈的平均电压U_n，具体过程如下：

$U_n=U_{m1}-U_{m0}=\frac{{\mathrm{\Δt}}_2}{T}\·U_{\mathrm{DC}}.$

步骤6，由软件计算出异步电机定子电阻R_s。

参见图7，软件完成以下步骤：步骤1，根据电机铭牌参数设定时间t_[10z]；步骤2，启动脉冲宽度调制斩波；步骤3，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]是否大于第二相矢量电压的电流I_[01z]，如果是，则进行步骤4，如果不是，则进行步骤5；步骤4，时间t_[10z]减一，周期T加一，完成后进行步骤3；步骤5，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]是否小于第二相矢量电压的电流I_[01z]，如果是，则进行步骤6，如果不是，则进行步骤7；步骤6，时间t_[10z]加一，周期T减一，完成后进行步骤5；步骤7，保存时间t_[10z]；步骤8，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]与第二相矢量电压的电流I_[01z]的差是否大于电流I，如果是，则进行步骤9，如果不是，则进行步骤10；步骤9，时间t_[10z]减一，周期T加一，完成后进行步骤8；步骤10，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]与第二相矢量电压的电流I_[01z]的差是否小于电流I，如果是，则进行步骤11，如果不是，则进行步骤12；步骤11，时间t_[10z]加一，周期T减一，完成后进行步骤10；步骤12，保存时间t_[10z]新，根据公式计算异步电机定子电阻R_s：Δt₂＝t_[10z]新-t_[10z]

U_m＝Δt₂·U_DC

R_S＝U_m/2I。

Claims (1)

1.一种异步电机定子电阻的测量方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，选取第一相矢量电压[10z]和第二相矢量电压[01z]，所述的第一相矢量电压[10z]和所述的第二相矢量电压[01z]的电角度差为180°，使所述的第一相矢量电压[10z]和所述的第二相矢量电压[01z]在相等时间内交替工作； 步骤2，计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m：在[10z]区间，有                                               ；在[01z]区间，有；设，则；则； 步骤3，通过PI电流调节，计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m0：当时，；则；；； 步骤4，再次通过PI电流调节，计算出异步电机定子线圈的直流电压U_m1：当，时； 则时；则； 步骤5，计算出异步电机定子线圈的平均电压U_n，具体过程如下：； 步骤6，由软件计算出异步电机定子电阻R_s； 所述的软件完成以下步骤：步骤a，根据电机铭牌参数设定时间t_[10z]；步骤b，启动脉冲宽度调制斩波；步骤c，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]是否大于第二相矢量电压的电流I_[01z]，如果是，则进行步骤d，如果不是，则进行步骤e；步骤d，时间t_[10z]减一，周期T加一，完成后进行步骤c；步骤e，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]是否小于第二相矢量电压的电流I_[01z]，如果是，则进行步骤f，如果不是，则进行步骤g；步骤f，时间t_[10z]加一，周期T减一，完成后进行步骤e；步骤g，保存时间t_[10z] ；步骤h，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]与第二相矢量电压的电流I_[01z]的差是否大于电流I，如果是，则进行步骤i，如果不是，则进行步骤j；步骤i，时间t_[10z]减一，周期T加一，完成后进行步骤h；步骤j，判定第一相矢量电压的电流I_[10z]与第二相矢量电压的电流I_[01z]的差是否小于电流I，如果是，则进行步骤k，如果不是，则进行步骤l；步骤k，时间t_[10z]加一，周期T减一，完成后进行步骤j；步骤l，保存时间t_[10z]，并根据公式计算异步电机定子电阻R_s。