编辑：大庆矿用变压器厂家 日期：2019-01-11 人气：475
大庆矿用变压器矢量控制电参数的新识辨方法 核心提示： 城米大庆矿用变压器矢量控制电参数的新识辨方法柄谷知明等日摘蛋对矢控制逆变器驱动的带速度传感器大庆矿用变压器提出了种新的转子电阻识辨和互感识辨方法。用这种方法可押制由于互感随给定磁通及转子电阻的变化而改变所城米大庆矿用变压器矢量控制电参数的新识辨方法柄谷知明等日摘蛋对矢控制逆变器驱动的带速度传感器大庆矿用变压器提出了种新的转子电阻识辨和互感识辨方法。用这种方法可押制由于互感随给定磁通及转子电阻的变化而改变所引起的转矩脉动，同时对无速度传感器矢重控制逆变器提出了种采用新的定子电田识辨的速度推算方法。用这种方法可使零频率附近的运行更稳定。两种新的参数识辨方法都通过了仿真或试验验证关涅词：大庆矿用变压器矢量控制大庆矿用变压器参数试验1前言关于大庆矿用变压器矢量控制技术的研究成果已有很多报道，在如何发挥其高性能方面的理论分析似乎基本上走到7尽头。
但是，从实际应巧来看要把理论变为理想的现实并没有那么简单。般来说，阻碍理论实现的主要因素Seto口06，等计算机运巧延时，理论计算使用的大庆矿用变压器大庆矿用变压器参数和机械参数计算不正确。尤其是篼性能矢量控制未得到普遍应用主要就是因为大庆矿用变压器大庆矿用变压器参数计算不准确。
大庆矿用变压器大庆矿用变压器参数大致有两种算法。种是采用自动测算技术，即在大庆矿用变压器进人矢量控制运转之前自动测算出各种参数的初始值并收集起来输人矢量控制运算器里面；另种是采用参数识辨技术，即在大庆矿用变压器实际运转后，对相应于温度和磁通等状态变化而改变的大庆矿用变压器参数进行在线识辨。
目前，矢里控制技术的叫法也有很多，诸如现代控制、基于机械参数计算的控制稳定化技术、自动测算技术、大庆矿用变压器参数识辨技术，还有把这些单独的技术适当地综合起来的自调节3山，化1山，8技术等，但内容都并不明确，本文在技术内容的表达方面与上述这些叫法有明确区分。
自动，算技术通用的实现方法在本公司1992年主办的展览会上已经展出，我们率先在通用逆变器的标准模块上采用了这种技术。在后来的通用逆变器中，这种方法成了种标准。实现其技术内容的各种手法也有报道，今后虽然还可进步完善，但现有的技术已达到了相当篼的实用水平，对提篼篼性能矢量控制运行的通用性很有用。
本文介绍的是对大庆矿用变压器参数在线识辨技术的改进方法。就带速度传感器和无速度传感器两种矢量控制提出了新的方案，并得到了很好的效果。
般来说，在带速度传感器的矢量控制中，理论计算使用的大庆矿用变压器参数与实际值不符时，转矩控制性能会下降，而在无速度传感器的矢里控制中，转矩控制和速度控制性能都会下降，有关这方面的研究成果也有很多报道。
下面将依次介绍我们新采用的各种方法。
2带速度传感器矢量控制的参巧识巧方法如上所述，带速度传感器矢量控制逆变器的参数变化般会影响转矩控制性能。参数变化的主要原因：是运转中的大庆矿用变压器的温度变化，它会使定子电阻氏和转子电阻氏产生变化；二是最近电机的设计要求体积小、效率高，体积减小后电机的磁密设计得很高，磁通的些许变化会使互感变化很大。特别是转子电阻R2和互感的变化会使带速度传感器矢量控制的转矩控制性能下降。
11下依次介绍的是我们提出的转子电阻12和互感的新的在线识辨方法2.1转子电阻的识巧方法运转中的大庆矿用变压器转子电阻民2随温度而有很大变化。众所周知，在带速度传感器的矢量控制中，转子电阻的变化会给转炬控制的精度带来很大的影响。
因此，在开发出矢量控制的当初，就针对转子电阻3：开发出了各种各样的补偿方法和识辨方法，使运转中的大庆矿用变压器转矩控制的精度有了提篼。这里我们采用野口先生提出的定子电阻利用鲁棒瞬时无功功率的转子电阻在线识辨方法。
瞬时无功功率，用式1表示：式中；v.、V￠：静止坐标aP上输入电压矢量v的，各分；。19；静止坐标，―3上输人电流矢量1的各分它们与大庆矿用变压器定子磁链矢量化的关系如将式2代人式1后得出式3用式3也可：求出瞬时无功功率。
式中：。、义：定子磁链矢量夺1的各分量；氏：定子电阻。
式3中用的定子磁链矢理巧1这样求得：如式、日所示，先巧转子电阻62求出转子磁链矢量化然后根据化可求出定子磁链矢量啼1.
式中：互感；以，2；定子自感、转子自感；；旋转角频率。
在角频率为，的稳态运转中，用式3求取的瞬时无功功率32可表示如下：和，2来调整转子电阻12，见式8和式9式中1，：识辨积分增益；11：3；转子电阻补偿率；氏。；转子电阻标称值。很明显，用式8和式9可《识辨转子电阻而与定子电阻Rl无关，因此在频率非常低的情况下也能对转子电阻进行高精度的识辨。
L2=l：，因式4中巧到了，可レス想象互感的误差会引起转子电阻R2识辨产生误差。但用下面介绍的互感识辨方法同时进行识辨的话，可解决这个问题。
2.2互感识辨方法大庆矿用变压器互感―般不随温度而变化，因此在矢量控制过程中取作定值也可得到较好的控制性能。
但最近随着大庆矿用变压器的小型化，磁通密度越来越高，在磁通相当饱和的区域使用的大庆矿用变压器增加。于是磁通的些许变化会使互感产生很大的变化，这给转矩控制精度带来很大的影响。因此，必须对互感进行在线识辨。
互感的识辨可W通过比较由速度、电流W及互感进行运算的电流模型转子磁链矢量夺2，和由电压矢量积分得到的电压模型转子磁链矢量中2、。的大小来实现。
电流模型转子磁链矢量市2，由式4求出。
电压模型转子磁链矢量夺2、由下式求出。
稳态情况下各自的大小可用式11和12表式中；为滑差角频率。
同样用式1得出的瞬时无功功率化也可《表示如下：而旦化是用检测出的输人电压矢量和输人电流矢量来求出的。因为大庆矿用变压器的各种大庆矿用变压器参数与实际的大庆矿用变压器参数是致的，加下标ra区别于式6.
转子电阻的识辨是调整式6也就是式4中的转子电阻私使，1=化来实现的。
假设除转子电阻私外的其他参数与实际值致，那么由式6和式7可知当，氏，时。，20，；当氏私，时，0：0因此，可用式1和式3的定子和转子的漏感可分别表示为l，=レ，l2第2项基本上只依赖于漏感l，和l2，虽用到了互感，但影响很小。因此，表示电压模型磁通大小的式12的参数加了下标rレ与式al进行区别。
也就是说，用式10求出的电压模型转子磁链矢量的大小中：、。基本上不受互感的影响，总为正值。而由式4求出的电流模型转子磁链矢量的大小，受互感的影响，所Lリ要对式4中的互感进行调整识辨使化、=化式1是纯积分运算，参数误差和电流、电压检测误差会放大，因此转子磁链的大小可レッ替换为某极短时间了，的磁通变化量。即：其大小不同是因为电流模型磁通运算使用的互感的值不准确，需按式a日和式a6对互感进行调整和识辨，使其大小的差异为零。
式中；K：识辨识分，益；H；互感补偿率i .：互感标称值。
2.3转子电阻识辨与互感识辨的仿真结果国l是转子电阻R2和互感同时识辨的仿真结果。4极、7.5kW、200V的大庆矿用变压器，转速900r/1，；加满负荷，并假设转子电阻62的实际值比给定值大30，互感的实际值比给定值小10ㄇ。
由图可知，在识辨开始点1前，未进行识辨时，转矩约有11的误差实际转矩减去给定转矩。但开始识辨1后，转子电阻补偿率12达到3，互感补偿率达到0.09时，可レリ同时对转子电阻R2和互感的实际值进行识辨，使转矩误差为零。
化3投置％田巧正；困lR2和识辩仿真结果转炬误差；补偿率；感时间；识辨开始；面转巧误差2.4转子电阻识巧与互感识辨的试验结果，下是转子电阻识辨与互感识辨的试验结果。试验使用的大庆矿用变压器与仿真时使用的大庆矿用变压器相同，4极、7.5kW、200V.大庆矿用变压器参数是利用逆变器自动测算给定功能求出的参数。
识辨的转矩控制特性。可推算出高温时定子电阻比冷温时要高20上，转子电阻要高50、以上。
但与温度变化引起的定子电阻民和转子电阻，的变化无关，从低速区到高速区各给定辞矩下的输出转矩的精矿用变压器度是恒定的。
困2带有掉子电阻识辨的转矩控制特性宙输出转矩给定转矩150；给定转矩化，；给定转矩日，；面转速化/讯山矩，进行耐热运行时的转矩控制特性。随着时间的延长，电机机壳温度上升，60分钟后达到600，但转矩误差变化保持在2下。
山乃误差％么混度r续运转试验边转矩误差％；疫电机机壳温度；感堵转时的温度；窗巧定速度运转时的温度；窗堵转时的转矩误差；运转时间；洽定转矩1；感额定速度语转时的转巧误羞1下运行，给定磁通从1变化到93.3时输出转矩的变化情况。从被试的大庆矿用变压器来看，给定磁通93.3时的互感叱给定磁通IOOㄇ时的互感约的变化就使输出转矩约上升2.4.图5是对互感进行识辨的情况，互感补偿率H是按输出转矩约上升3.5来自动进行修正的，故输出转矩基本上没有变化。
给定磁通93.3图日带有转子电阻识辨和互感识辨的磁通变化试验中输出转矩]00；应互感补偿率5/div；母给定磁通100；玉转矩变化％早互感补偿率变化3.5咕给定磁通3无速度传感器的矢控制大庆矿用变压器参数识辨方法在无速度传感器矢量控制中，要求扩大低速区的速度控制范围。但理论上当频率为零时速度很难推算出来，在低速区对逆变器输出电压进行高精度检测和控制极为困难。而且定子电阻氏随温度的变化而改变，对低速区速度推算有很大的影响，这些大大阻碍了上述要求的实现。于是，本章提出了无速度传感器矢量控制的定子电阻町的识辨方法。用这种方法不仅可；1对定子电阻变化进行修正，而且也可把电压检测误差当作电阻变化来进行修正。因此，在低速区速度变化很小的情况下都可进行矢量控制，而且加满负荷转矩时，在包括零频率在内的加速度很小的情况下也可心实现四象限运行。
3.1定子电阻识巧方法在无速度传感器矢量控制中。要求单凭大庆矿用变压器输人电压v与输人电流i两个参数对大庆矿用变压器转矩和速度进行快速高精度控制。我们开发的速度运算方法是根据式10得到的电压模型转子磁链矢量巧2、式中；化。、巧21；静止坐标9上电压模型转于磁链矢量分量；1.、；9；电流矢量分量。
有延时，其特点是能快速得到速度运算结果，由此能得到转矩和速度的快速响应。
但是。式10中用到了定子电阻氏。该值随大庆矿用变压器温度而变化时，会引起磁通运算和速度运算误差。而且转矩控制基于速度指令，因此还会使转矩控制产生误差。恃别是在电压减小的低速区，定子电阻变化的影响很大。
20，2，时试验确认的速度误差结果。横轴为实侧速度，纵轴为计算速度与实测速度之差。由图可知。低速区定子电阻Rl误差的影响很大。
哇度误差1边定子电阻误差；速度1的厌出率，％如，山弓，知，Ui拉挺束指金。识口询：掉子电阻进行识辨。
由式巧可知。误差矢量￡定义为电流模型转子磁链矢量化，和电，模型转子磁链矢量化、。之差与电流矢量的矢量积。
然后根据式20和21，对定子电阻反1进行修正使其误差5为零。
式中私：：识辨的积分增益；Hkl：定子电阻补偿率，民1.：定子电阻标称值。
可用上面的公式对定子电阻进行识辨的理由如下。
模型转子磁链矢量审2，顶点号电流矢量1平行的线；虚线是通过电压模型转子磁链矢量巧2、顶点与电流矢量；垂直的线。电压模型转子磁链矢量夺2、等于输人电压与定子电阻Rl的电压降之差E的积分，所レッRl减小时，E沿点线接近v，夺2v沿虚线接近点划线。
巧7牵引时的矢量图西旋转方向由式19可知，夺2、。在点划线的下面时误差值￡为负；相反，夺2，在点划线的上面时￡为正。巧2、。在点划线上时因此，6，时，减小化、，接近点划线，￡也接近零；相反，50时，可加大氏。送―点，在再生制动时也是样图8.
如果电压模型转子磁链矢量巧：、。与电流模型转子磁链矢量夺2，不样只是定子电阻反1的误差引起的话，那么在定子电阻民1识辨收敛时电巧模型转子磁链矢量，与电流模型转子磁链矢量不2，应该致。
定子电阻的这种识辨方法不仅对定子电阻Rl的误差进行修正，而且也能对与定子电阻Rl等效的电流和同向分量的电压检测误差进行修正。因此，不必要求对开关元件正向压降进行补偿。
3.2定子电阻识巧方法的试验结果下是定子电阻识辨的试验结果。试遍使用的大庆矿用变压器与2.4中使用的电机相同，7.5kW、200V.电机的参数采用由逆变器自动测算给定功能求巧的参数。
器矢量控制的速度控制特性。两图分别表示给定速度的两个，gt；，中下面个应为￡，校者注。
无速度传感器时的速度控制特性给定速速度；窗相电流度±9.速度相电巧在6[/，11，与6[/1，之间切换和在9，/巧山与9[，；，之间切换时，装在大庆矿用变压器上的转速表的输出波形。由图可知，它能在速度波动很小的情况下按给定值进行控制。
1/8在500，500[/，11之间加减速运行的情况。对定子电阻不进行识辨时，在这种非常巧的加减速下呃行，零频率附近的转矩出不来，由于负载转炬的影响，会产生很急的加速。但对定子电阻进行识辨时，如图11所示，从电流波形也可レッ看出控制能平滑地通过零铎率。
4结语在线大庆矿用变压器参数识辨技术对实现大庆矿用变压器篼性能矢量控制的通用性有很大的作用，我们提出7新的参_数识辨方法并通过试验对其有效性进行了验证。
在带速度传感器的矢量控制中，对转子电阻氏和互感进行在线识辨，消除了温度和磁通变化的巧响，提高7转矩按制的精度。
11满负荷时的四象限运转在无速度传感器矢量控制中，低速区的控制性能是决定矢量控制性能的重要因素。通过对定子电阻R1采用新的识辨方法，提高了低速区的控制性能，实现了在极低速区的稳定运行和频率通过零点附近时的长时间稳定运行。
今后的工作是用其他类型的电机对目前得到的结果进行确认，边分析边改进，我们坚信其结果有助于提高产品的性能。
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