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摘 要:对于感应异步电机控制系统,电机工作环境复杂,采集系统多样,干扰多,原始数据的有效性差,参数辨识的准确性和简易性是非常关键的一个环节。本文建立在传统的异步电机试验上,利用电机自身的控制系统,得到了变频器所测量到的电流、电压,傅里叶变换后,从而来实现对电机参数的辨识。最终,根据辨识后得到的参数,利用Matlab/Simulink软件,进行了参数辨识与无速度传感器矢量控制系统的仿真。
关键词:异步电机;参数辨识;Matlab/Simulink仿真
1 异步电机模型
三相感应电机αβ坐标系与ABC坐标系之间的转换关系如式(1-1)
2 电压电流的正序变换
对于感应电机的参数估计,如果采用直接采集得到的瞬时电压电流来进行估算而不进行转换,会产生非常大的干扰。产生这种现象的原因是感应电机的固有不对称三相电源,因此如果直接估计会产生噪音。噪音会直接导致变换得到的电压和电流存在一定偏差。进一步分析可知,偏差的产生是因为电流电压存在负序,并且感应电机中的组件存在不平衡供电。
根据上文并且结合分析在线数据采集的实际情况可知,对于参数辨识系统而言,需要从测量出的三相电压电流数据中提取正序电压电流,从而提高参数辨识准确性。
设f(x)以2l为周期或只定义在[l,l]上,在[-l,l]可积。
则称式(2-1)为函数f(x)的傅里叶级数(以2l为周期),记作
根据傅里叶级数原理,首先利用傅里叶级数对采集的三相电流、电压进行处理,移除谐波干扰。式(2-4)为应用于正序变换的傅里叶级数公式
其中?棕e=2?仔fe,采样周期为Te=,其中fe本文中设为工频50Hz。可以得出电压的瞬时公式
(2-3)
在提取的电压、电流数字量中,是由正序分量,负序分量和零分量构成的。在参数辨识中只需要正序分量,所以,要进一步对电压电流进行处理,从而分离出来正序分量。
然后就可以计算得出正序电压、电流,我们就可以求出每一相的电压电流瞬时值。
同理,可推导出正序电流公式ia1,ib1,ic1。根据以上公式编写出提取正序电压电流的程序,对采集到的三相电压电流进行提取。
3 异步电机的正序实验
对50Hz电机频率采集得到的三相电压电流值如图3-1所示,正序电压电流提取结果如图3-2所示,对比分析一个采样周期内的正序电压电流可以发现,在经过正序变换后的采样电压电流更符合正弦规律,去除了一定的噪声干扰,有益于提高辨识的精度。
4 结论
经过了数据处理后,变得更有序,抑制了各种干扰源对电机相关数据的影响,提高了采集电压电流数据的有效性,减少了硬件采集设备对数据的干扰,提高了电机的检测与控制精度,正序变换后的采样电压电流更符合正弦规律。
参考文献
[1]刘鹏,吴文进,苏建徽.一种异步电动机静止状态下参数辨识的改进方法[J].电工技术学报,2015,(05):42-48.
[2]李海波.带参数辨识的异步电动机矢量控制系统的研究[D].广东工业大学,2013.
[3]谭国俊,朱翀,李广超,蒯松岩,韩耀飞.基于DSP的异步电动机关键参数辨识研究[J].工矿自动化,2009,(09):41-45.
[4]谢松林.异步电动机参数辨识及自适应控制策略研究[D].北方工业大学,2009.
[5]刘晖,游小杰,刘瑞芳.基于双DSP的异步电动机参数辨識实验研究[J].微电机,2008,(12):17-20.
作者简介:宫洵(1989,9-),男,黑龙江省哈尔滨人,中航动科哈尔滨燃机公司,助理工程师,工学学士。
关键词:异步电机;参数辨识;Matlab/Simulink仿真
1 异步电机模型
三相感应电机αβ坐标系与ABC坐标系之间的转换关系如式(1-1)
2 电压电流的正序变换
对于感应电机的参数估计,如果采用直接采集得到的瞬时电压电流来进行估算而不进行转换,会产生非常大的干扰。产生这种现象的原因是感应电机的固有不对称三相电源,因此如果直接估计会产生噪音。噪音会直接导致变换得到的电压和电流存在一定偏差。进一步分析可知,偏差的产生是因为电流电压存在负序,并且感应电机中的组件存在不平衡供电。
根据上文并且结合分析在线数据采集的实际情况可知,对于参数辨识系统而言,需要从测量出的三相电压电流数据中提取正序电压电流,从而提高参数辨识准确性。
设f(x)以2l为周期或只定义在[l,l]上,在[-l,l]可积。
则称式(2-1)为函数f(x)的傅里叶级数(以2l为周期),记作
根据傅里叶级数原理,首先利用傅里叶级数对采集的三相电流、电压进行处理,移除谐波干扰。式(2-4)为应用于正序变换的傅里叶级数公式
其中?棕e=2?仔fe,采样周期为Te=,其中fe本文中设为工频50Hz。可以得出电压的瞬时公式
(2-3)
在提取的电压、电流数字量中,是由正序分量,负序分量和零分量构成的。在参数辨识中只需要正序分量,所以,要进一步对电压电流进行处理,从而分离出来正序分量。
然后就可以计算得出正序电压、电流,我们就可以求出每一相的电压电流瞬时值。
同理,可推导出正序电流公式ia1,ib1,ic1。根据以上公式编写出提取正序电压电流的程序,对采集到的三相电压电流进行提取。
3 异步电机的正序实验
对50Hz电机频率采集得到的三相电压电流值如图3-1所示,正序电压电流提取结果如图3-2所示,对比分析一个采样周期内的正序电压电流可以发现,在经过正序变换后的采样电压电流更符合正弦规律,去除了一定的噪声干扰,有益于提高辨识的精度。
4 结论
经过了数据处理后,变得更有序,抑制了各种干扰源对电机相关数据的影响,提高了采集电压电流数据的有效性,减少了硬件采集设备对数据的干扰,提高了电机的检测与控制精度,正序变换后的采样电压电流更符合正弦规律。
参考文献
[1]刘鹏,吴文进,苏建徽.一种异步电动机静止状态下参数辨识的改进方法[J].电工技术学报,2015,(05):42-48.
[2]李海波.带参数辨识的异步电动机矢量控制系统的研究[D].广东工业大学,2013.
[3]谭国俊,朱翀,李广超,蒯松岩,韩耀飞.基于DSP的异步电动机关键参数辨识研究[J].工矿自动化,2009,(09):41-45.
[4]谢松林.异步电动机参数辨识及自适应控制策略研究[D].北方工业大学,2009.
[5]刘晖,游小杰,刘瑞芳.基于双DSP的异步电动机参数辨識实验研究[J].微电机,2008,(12):17-20.
作者简介:宫洵(1989,9-),男,黑龙江省哈尔滨人,中航动科哈尔滨燃机公司,助理工程师,工学学士。