CN104980078A - 电机的转动惯量的测量方法及测量装置和电机控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机的转动惯量的测量方法及其控制装置和电机控制***，当所述电机处于空载或轻载运行时，所述转动惯量的测量方法包括以下步骤：在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流，并控制所述电机的转速以预设角加速度进行加速；在所述预设时间段的预设采样点对所述电机的电流进行采样以获得采样电流，并根据所述采样电流计算所述电机的电磁转矩；根据所述电磁转矩以及所述预设角加速度计算所述电机的转动惯量。本发明的转动惯量测量方法能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

Description

电机的转动惯量的测量方法及测量装置和电机控制***

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机的转动惯量的测量方法、一种电机的转动惯量的测量装置以及一种电机控制***。

背景技术

随着矢量变频控制技术的发展及成熟，越来越多的设备配备了变频驱动器来驱动电机的运行。例如，在家用空调、厨房电器、洗衣机、冰箱、电梯等设备均配备了变频驱动器。然而，变频驱动器采用矢量控制技术对电机进行驱动时对电机的参数有较强的依赖性，如果电机的参数不准确，则会对电机的驱动性能、节能效果、启动特性等造成较大影响。通常电机的厂家都会给出电机常用参数，例如，电阻、电感随着电流变化的曲线、反电动势系数、磁极对数等，但是，电机厂家一般不提供转动惯量这个参数或所给转动惯量参数存在较大误差。因此，对转动惯量参数进行准确有效的测量非常必要。

相关技术提出了一种计算转动惯量的方法，该方法基于运动方程，考虑电机在空载情况下，测量电机启动及停止时的转子加速度，再通过运算得到电机的转动惯量。但是，该方法需要使用光电编码器、精准的时间测量仪等复杂测试工具，测量成本高，且对电机进行启停操作，从工程实践来说不易操作。

综上，相关技术中的转动惯量测量方法存在改进的需要。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机的转动惯量的测量方法，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，测量成本低。

本发明的第二个目的在于提出一种电机的转动惯量的测量装置。本发明的第三个目的在于提出一种电机控制***。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的电机的转动惯量的测量方法，包括以下步骤：当所述电机处于空载或轻载运行时，在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流，并控制所述电机的转速以预设角加速度进行加速；在所述预设时间段的预设采样点对所述电机的电流进行采样以获得采样电流，并根据所述采样电流计算所述电机的电磁转矩；根据所述电磁转矩以及所述预设角加速度计算所述电机的转动惯量。

根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量方法，当电机处于空载或轻载运行时，在预设时间段控制电机的转速以预设角加速度进行加速，在预设时间段的预设采样点对电机的电流进行采样以获得采样电流，并根据采样电流计算电机的第一电磁转矩，进而根据电磁转矩以及预设角加速度计算电机的转动惯量。从而，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

具体地，在本发明的一个实施例中，可根据以下公式计算所述电机的转动惯量：

$J=\frac{Y_1}{X_1}$

其中，J为所述电机的转动惯量，X₁为所述预设角加速度，Y₁为所述预设电磁转矩。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电磁转矩根据以下公式计算得到：

Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd1-L_sq1)I_sd1]

其中，Y₁为所述预设电磁转矩，I_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电流，L_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电感，L_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电感，I_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电流，Ke为所述电机的转子磁链，P为所述电机的磁极对数。

另外，在本发明的一个实施例中，对所述采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得所述交轴电流I_sq1和所述直轴电流。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例还提出了一种电机的转动惯量的测量装置，包括：获取模块，所述获取模块用于在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流；采样模块，所述采样模块用于在所述预设时间段的预设采样点对所述电机的电流进行采样以获得采样电流；控制模块，当所述电机处于空载或轻载运行时，所述控制模块用于在所述预设时间段控制所述电机的转速以预设角加速度进行加速，根据所述采样电流计算所述电机的电磁转矩，并根据所述电磁转矩以及所述预设角加速度计算所述电机的转动惯量。

根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量装置，当电机处于空载或轻载运行时，通过控制模块在预设时间段控制电机的转速以预设角加速度进行加速，根据采样电流计算电机的电磁转矩，并根据电磁转矩以及预设角加速度计算电机的转动惯量。从而，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

具体地，在本发明的一个实施例中，所述控制模块根据以下公式计算所述电机的转动惯量：

$J=\frac{Y_1}{X_1}$

其中，J为所述电机的转动惯量，X₁为所述预设角加速度，Y₁为所述预设电磁转矩。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述控制模块根据以下公式计算所述电磁转矩：

Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd1-L_sq1)I_sd1]

其中，Y₁为所述预设电磁转矩，I_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电流，L_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电感，L_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电感，I_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电流，Ke为所述电机的转子磁链，P为所述电机的磁极对数。

另外，在本发明的一个实施例中，所述控制模块对所述采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得所述交轴电流I_sq1和所述直轴电流。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电机控制***，包括所述的电机的转动惯量的测量装置。

根据本发明实施例提出的电机控制***，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的电机的转动惯量的测量方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的电机的转动惯量的测量方法中直轴参考电流、交轴参考电流和角速度的变化曲线示意图；

图3为根据本发明一个实施例的电机的转动惯量的测量方法中相电流i_sa的示意图；

图4为现有技术中的Clark坐标变换示意图；

图5为现有技术中的Park坐标变换示意图；

图6为根据本发明实施例的电机的转动惯量的测量装置的方框示意图；

图7为根据本发明实施例的电机控制***的方框示意图；以及

图8为根据本发明一个具体实施例的电机控制***的示意图。

附图标记：

获取模块1、采样模块2、控制模块3、电机的转动惯量的测量装置702、电机控制***701、电机10、电流采样模块20、第一坐标转换模块30、电流校正模块40、直轴电压模块50、交轴电压模块60、第二坐标转换模块70、SVPWM驱动模块80、逆变器90和直流电源100。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量方法、电机的转动惯量的测量装置以及电机控制***。

图1为根据本发明实施例的电机的转动惯量的测量方法的流程图。如图1所示，该电机的转动惯量的测量方法包括以下步骤：

S1：当电机处于空载或轻载运行时，在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流，并控制电机的转速以预设角加速度进行加速。

其中，电机处于空载或轻载的情况下，摩擦系数及负载转矩很小，可忽略不计。

具体而言，如图2所示，在预设时间段即t₁～t₂时间段内，使直轴参考电流等于预设直轴参考电流交轴参考电流等于预设交轴参考电流并根据预设直轴参考电流和预设交轴参考电流对电机进行矢量控制，还控制电机转子的转速ω按照预设角加速度X₁进行加速。

S2：在预设时间段的预设采样点对电机的电流进行采样以获得采样电流，并根据采样电流计算电机的电磁转矩。

也就是说，在t₁～t₂时间段的预设采样点A对电机的三相电流i_sa、i_sb、i_sc进行采样。如图3所示，以相电流i_sa为例，可在A点对相电流i_sa进行采样，其中，相电流i_sa在t₁～t₂时间段的幅值为i_sa1。

在本发明一个具体实施例中，电磁转矩根据以下公式计算得到：

Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd1-L_sq1)I_sd1]

其中，Y₁为预设电磁转矩，L_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电感，L_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电感，L_sd1和L_sq1可由厂家提供，I_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电流，I_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电流，Ke为电机的转子磁链，P为电机的磁极对数。

具体而言，对第一采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得交轴电流I_sq1和直轴电流I_sd1；

总的来说，对于电机的矢量控制而言，最重要的是坐标变换，坐标变换主要包括两部分：

一是，Clark坐标变换，即从a-b-c三相静止坐标系变换到α-β两相静止坐标系，也可称为Clark正变换。另外，还可从α-β两相静止坐标系变换到a-b-c三相静止坐标系，即Clark反变换。具体地，Clark正变换C_3s/2s和Clark反变换C_2s/3s的变换矩阵分别为：

$C_{3s/2s}=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -1/2& -1/2\\ 0& \sqrt{3}/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right]C_{2s/3s}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]---\left(1\right)$

上述变换矩阵适用于电压、电流和磁链等矢量的Clark正变换和Clark反变换。

如图4所示为Clark坐标变换示意图，其中，i_sa、i_sb、i_sc分别为三相电流在三相静止坐标系的a轴、b轴、c轴的电流分量，u_sa、u_sb、u_sc分别为三相电压在a轴、b轴、c轴的电压分量，L_sa、L_sb、L_sc分别为a轴、b轴、c轴上的电感分量，α-β两相静止坐标系的α轴和β轴相互垂直且α轴超前β轴90°，i_sα、i_sβ分别为三相电流在α轴和β轴的电流分量，u_sα、u_sβ分别为三相电压在α轴和β轴的电压分量，L_sα、L_sβ分别为α轴和β轴上的电感分量，F为气隙旋转合成磁势，它在气隙空间按正弦分布并以同步转速电角速度ω沿a轴向b轴向c轴的方向旋转，并在定子电枢绕组中感应出三相电流i_sa、i_sb、i_sc和三相电压u_sa、u_sb、u_sc。

二是，Park坐标变换，即从α-β两相静止坐标系变换到d-q两相旋转坐标系，也可称为Park正变换。另外，还可从d-q两相旋转坐标系变换到α-β两相静止坐标系，即Park反变换。具体地，Park正变换C_2s/2r和Park反变换C_2r/2s的变换矩阵分别为：

$C_{2s/2r}=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]C_{2r/2s}=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中，θ为d轴和α轴的夹角。

上述变换矩阵适用于电压、电流和磁链等矢量的Park正变换和Park反变换。

如图5所示为Park坐标变换示意图，其中：α-β两相静止坐标系的α轴和β轴相互垂直且α轴超前β轴90°，i_sα、i_sβ分别为三相电流在α轴和β轴的电流分量，u_sα、u_sβ分别为三相电压在α轴和β轴的电压分量，L_sα、L_sβ分别为α轴和β轴上的电感分量，d-q两相旋转坐标系的d轴和q轴相互垂直且q轴超前d轴90°，d-q两相旋转坐标系以电角速度ω沿d向q方向逆时针旋转，i_sd、i_sq分别为三相电流在d轴和q轴的电流分量，u_sd、u_sq分别为三相电压在d轴和q轴的电压分量，L_sd、L_sq分别为d轴和q轴上的电感分量。θ为d轴和α轴的夹角。

另外，运用矢量坐标变换对电机进行矢量控制时，需要做以下假设：(1)气隙中的磁链按正弦分布，且气隙分布均匀、气隙磁阻恒定；(2)不考虑磁饱和现象，即电枢绕组的大小相等且和绕组中通入的电流无关；(3)不考虑涡流和磁滞效应；(4)发电机在电枢绕组中产生的是对称的三相正弦交流电，且各相等效电阻相同；(5)转子上没有阻尼绕组，永磁体也没有阻尼作用；(6)忽略温度等外界条件对电机参数的影响。

这样，基于上述假设就可以得到两相旋转坐标系下，可得到电机相关参数的下列表达式：

电机电压方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sd}}=R_s{I}_{\mathrm{sd}}+p{\mathrm{\ψ}}_d-{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_q\\ u_{\mathrm{sq}}=R_s{I}_{\mathrm{sq}}+p{\mathrm{\ψ}}_q+{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_d\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，R_s为电机的定子电阻，p为微分算子，ω_r为电机转子的电角速度，ψ_d为直轴磁链，ψ_q为交轴磁链。

需要说明的是，在本发明实施例中，可通过控制电机转子的电角速度ω_r以预设角加速度X₁进行加速，进而使得电机的转速ω即电机转子的机械角速度ω以预设角加速度X₁进行加速。

电机磁链方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_d=L_{\mathrm{sd}}{I}_{\mathrm{sd}}+{\mathrm{\ψ}}_f\\ {\mathrm{\ψ}}_q=L_{\mathrm{sq}}{I}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，ψ_f为电机的转子磁链，电机的转子磁链也可以Ke表示。

电机电磁转矩方程为：

T_e＝1.5PI_sq*[ψ_f+(L_sd-L_sq)I_sd]       （5）

其中，T_e为电磁转矩。

这样，在预设采样点A，获得采样电流i_sa1、i_sb1、i_sc1后，先根据公式（1）和（2）对采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换，获得交轴电流I_sq1和直轴电流I_sd1，并根据公式（5）计算电磁转矩Y₁，即电磁转矩Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd-L_sq)I_sd1]，其中，Ke＝ψ_f。

S3：根据电磁转矩以及预设角加速度计算电机的转动惯量。

在本发明一个具体实施例中，可根据以下公式计算电机的转动惯量：

$J=\frac{Y_1}{X_1}$

其中，J为电机的转动惯量，X₁为预设角加速度，Y₁为预设电磁转矩。

具体而言，电机的通用运动方程：

$T_e-T_L=\frac{\mathrm{Jd\ω}}{\mathrm{Pt}}+\mathrm{b\ω}---\left(6\right)$

其中，T_e为电磁转矩、T_L为负载转矩、J为转动惯量、ω为电机的转速，即电机转子的机械角速度、b为摩擦系数、P磁极对数。

这样，在电机处于空载或轻载的情况下，假设摩擦系数及负载转矩很小，可忽略不计，这样式(6)就可以化简为：

$T_e=\frac{\mathrm{Jd\ω}}{\mathrm{Pdt}}---\left(7\right)$

假设，电磁转矩Y、转动惯量J、角加速度X用下列变量替换：

$Y=T_e,A=J,X=\frac{\mathrm{d\ω}}{\mathrm{Pdt}}---\left(8\right)$

并且，假设电机的转子机械角加速度X能够较快的跟踪设定值，即预设角加速度。这样，将式(8)带入到式(7)可知：

Y＝AX      (9)

上式（10）为一元一次方程，只要知道一组(X,Y)的值就可以求取转动惯量A的大小。

这样，在电机处于空载或轻载的情况下，假设摩擦系数及负载转矩很小，可忽略不计，电机的通用运动方程就可以化简为式(6)，由此，只要在电机自身配备的逆变器上进行一次简单的实验，即给定预设角加速度X₁，并测得电磁转矩Y₁，之后带入(9)式就可以计算转动惯量：

$J=A=\frac{Y_1}{X_1}$

由此，根据给定预设角加速度X₁，并通过步骤S1和步骤S2计算电磁转矩Y₁，之后，将X₁、Y₁带入式(10)就可以计算转动惯量J了。

另外，如图2所示，在控制电机的转速以预设角加速度X₁进行加速之前的初始预设时间段即0～t₁时间段内，先对电机的转子进行定位，即言，获取初始直轴参考电流和初始交轴参考电流，其中，初始直轴参考电流初始交轴参考电流线性增加，此时转子的转速ω为零，转子固定在指定初始位置θ^*＝θ₀，即可对转子进行定位。需要说明的是，不能太小，至少要能够克服电机负载及摩擦所造成的阻力矩。

并且，在获取转动惯量J后，例如在超过t₂时，电机通过锁相环进行无位置传感器估算，控制电机切入转速闭环阶段，电机的转动惯量计算结束。

综上，根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量方法，当电机处于空载或轻载运行时，在预设时间段控制电机的转速以预设角加速度进行加速，在预设时间段的预设采样点对电机的电流进行采样以获得采样电流，并根据采样电流计算电机的第一电磁转矩，进而根据电磁转矩以及预设角加速度计算电机的转动惯量。从而，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

图6为根据本发明实施例的电机的转动惯量的测量装置的方框示意图。如图6所示，该电机的转动惯量的测量装置包括：获取模块1、采样模块2和控制模块3。

获取模块1用于在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流。

也就是说，在预设时间段，即t₁～t₂时间段内，可设定直轴参考电流和交轴参考电流为预设直轴参考电流和预设交轴参考电流

采样模块2用于在预设时间段的预设采样点对电机的电流进行采样以获得采样电流。

也就是说，在t₁～t₂时间段的预设采样点A对电机的三相电流i_sa、i_sb、i_sc进行采样。

当电机处于空载或轻载运行时，控制模块3用于在预设时间段控制电机的转速以预设角加速度进行加速，根据采样电流计算电机的电磁转矩，并根据电磁转矩以及预设角加速度计算电机的转动惯量。

在本发明的一个具体实施例中，控制模块3可根据以下公式计算电机的转动惯量：

$J=\frac{Y_1}{X_1}$

其中，J为电机的转动惯量，X₁为预设角加速度，_Y1为预设电磁转矩。

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，控制模块3根据以下公式计算电磁转矩：

Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd1-L_sq1)I_sd1]

其中，Y₁为预设电磁转矩，I_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电流，L_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电感，L_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电感，I_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电流，Ke为电机的转子磁链，P为电机的磁极对数。

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，控制模块3对采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得交轴电流I_sq1和直轴电流I_sd1。

总的来说，采样模块2在预设采样点A获得采样电流i_sa1、i_sb1、i_sc1后，控制模块3先对采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换，获得交轴电流I_sq1和直轴电流I_sd1，并计算电磁转矩Y₁，即Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd-L_sq)I_sd1]，其中，Ke＝ψ_f。

由此，控制模块3根据给定预设角加速度X₁和根据计算得到的电磁转矩Y₁来计算转动惯量J。

另外，如图2所示，控制模块3在控制电机的转速以预设角加速度X₁进行加速之前的初始预设时间段即0～t₁时间段内，先对电机的转子进行定位，即言，获取初始直轴参考电流和初始交轴参考电流，其中，初始直轴参考电流初始交轴参考电流线性增加，此时转子的转速ω为零，转子固定在指定初始位置θ^*＝θ₀，即可对转子进行定位。需要说明的是，不能太小，至少要能够克服电机负载及摩擦所造成的阻力矩。

并且，控制模块3在计算出转动惯量J后，例如在超过t₂时，电机通过锁相环进行无位置传感器估算，控制电机切入转速闭环阶段，电机的转动惯量计算结束。

根据本发明实施例提出的电机的转动惯量的测量装置，当电机处于空载或轻载运行时，通过控制模块在预设时间段控制电机的转速以预设角加速度进行加速，根据采样电流计算电机的电磁转矩，并根据电磁转矩以及预设角加速度计算电机的转动惯量。从而，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

图7为根据本发明实施例提出的电机控制***的方框示意图。如图7所示，电机控制***701包括上述的电机的转动惯量的测量装置702。

在本发明一个具体实施例中，如图8所示，电机控制***701具体可以包括电机10、电流采样模块20、第一坐标转换模块30、电流校正模块40、直轴电压模块50、交轴电压模块60、第二坐标转换模块70、SVPWM（空间矢量脉宽调制，Space VectorPulse Width Modulation）驱动模块80、逆变器90和直流电源100。

其中，电流采样模块20用于采样电机10的三相电流i_sa、i_sb、i_sc。第一坐标转换模块30用于根据初始位置θ₀对三相电流i_sa、i_sb、i_sc进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得直轴电流I_sd和交轴电流I_sq。电流校正模块40用于根据直轴参考电流和交轴参考电流分别对直轴电流I_sd和交轴电流I_sq进行电流校正以获得直轴电压变化值△V_d和交轴电压变化值△V_q。直轴电压模块50用于根据转子电角速度调整直轴电压u_sd，即u_sd＝R_sI_sd-ω_rL_sqI_sq；交轴电压模块60用于根据转子电角速度调整交轴电压u_sq，即u_sq＝R_sI_sq+ω_rL_sdI_sd+ω_rψ_f。第二坐标转换模块70根据初始位置θ₀对直轴电压u_sd与直轴电压变化值△V_d之和和交轴电压u_sq与交轴电压变化值△V_q之和进行Clark坐标反变换和Park坐标反变换以获得三相电压u_sa、u_sb、u_sc。SVPWM驱动模块80用于根据三相电压u_sa、u_sb、u_sc输出驱动信号。逆变器90用于根据驱动信号控制电机10的电流。直流电源100用于为逆变器90供电。

这样，基于上述的电机控制***701，当电机10处于空载或轻载运行时，在预设时间段根据给定预设直轴参考电流和预设交轴参考电流对电机进行矢量控制，并控制电机的转速ω以预设角加速度X₁进行加速，即控制直轴电压模块50和交轴电压模块60中的转子电角速度ω_r以预设角加速度X₁进行加速。接下来，电机的转动惯量的测量装置702根据电磁转矩Y₁、预设角加速度X₁计算电机的转动惯量J。

综上，根据本发明实施例提出的电机控制***，能够获得较准确的转动惯量，且操作简单，实现容易，测量成本低，可运用于工程实践。

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。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

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***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，所述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。所述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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种电机的转动惯量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

当所述电机处于空载或轻载运行时，在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流，并控制所述电机的转速以预设角加速度进行加速；

在所述预设时间段的预设采样点对所述电机的电流进行采样以获得采样电流，并根据所述采样电流计算所述电机的电磁转矩；

根据所述电磁转矩以及所述预设角加速度计算所述电机的转动惯量。

2.如权利要求1所述的电机的转动惯量的测量方法，其特征在于，根据以下公式计算所述电机的转动惯量：

$J=\frac{Y_1}{X_1}$

其中，J为所述电机的转动惯量，X₁为所述预设角加速度，Y₁为所述预设电磁转矩。

3.如权利要求1所述的电机的转动惯量的测量方法，其特征在于，所述电磁转矩根据以下公式计算得到：

Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd-L_sq)I_sd1]

其中，Y₁为所述预设电磁转矩，I_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电流，L_sd为两相旋转坐标系下的直轴电感，L_sq为两相旋转坐标系下的交轴电感，I_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电流，Ke为所述电机的转子磁链，P为所述电机的磁极对数。

4.如权利要求3所述的电机的转动惯量的测量方法，其特征在于，其中，

对所述采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得所述交轴电流I_sq1和所述直轴电流。

5.一种电机的转动惯量的测量装置，其特征在于，包括：

获取模块，所述获取模块用于在预设时间段获取预设直轴参考电流和预设交轴参考电流；

采样模块，所述采样模块用于在所述预设时间段的预设采样点对所述电机的电流进行采样以获得采样电流；

控制模块，当所述电机处于空载或轻载运行时，所述控制模块用于在所述预设时间段控制所述电机的转速以预设角加速度进行加速，根据所述采样电流计算所述电机的电磁转矩，并根据所述电磁转矩以及所述预设角加速度计算所述电机的转动惯量。

6.如权利要求5所述的电机的转动惯量的测量装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述电机的转动惯量：

$J=\frac{Y_1}{X_1}$

其中，J为所述电机的转动惯量，X₁为所述预设角加速度，Y₁为所述预设电磁转矩。

7.如权利要求5所述的电机的转动惯量的测量装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述电磁转矩：

Y₁＝1.5PI_sq1[Ke+(L_sd1-L_sq1)I_sd1]

其中，Y₁为所述预设电磁转矩，I_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电流，L_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电感，L_sq1为两相旋转坐标系下的交轴电感，I_sd1为两相旋转坐标系下的直轴电流，Ke为所述电机的转子磁链，P为所述电机的磁极对数。

8.如权利要求7所述的电机的转动惯量的测量装置，其特征在于，所述控制模块对所述采样电流进行Clark坐标变换和Park坐标变换以获得所述交轴电流I_sq1和所述直轴电流。

9.一种电机控制***，其特征在于，包括如权利要求5-8中任一项所述的电机的转动惯量的测量装置。