CN114221594A - 基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 - Google Patents
基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114221594A CN114221594A CN202111451016.0A CN202111451016A CN114221594A CN 114221594 A CN114221594 A CN 114221594A CN 202111451016 A CN202111451016 A CN 202111451016A CN 114221594 A CN114221594 A CN 114221594A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- winding
- control
- parameters
- steady
- brushless
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 184
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 20
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
- H02P23/0022—Model reference adaptation, e.g. MRAS or MRAC, useful for control or parameter estimation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,包括步骤:S1.对无刷双馈电机进行开环控制,构建无刷双馈电机稳态降阶dq模型;S2.基于无刷双馈电机稳态降阶dq模型,计算得到无刷双馈电机集成参数;所述无刷双馈电机集成参数包括功率绕组集成电感参数、集成互感参数、控制绕组电阻以及控制绕组集成电感参数。本发明能够适用于不同结构无刷双馈电机和应用场合的集成电机参数辨识,通用性好,计算过程简单。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,具体涉及一种基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法。
背景技术
目前针对无刷双馈电机控制已提出许多控制策略,例如独立发电应用下的矢量定向控制和直接电压控制,以及并网发电应用下的双模式控制和低压穿越控制。这些控制策略高度依赖于准确的无刷双馈电机参数,因此在电机参数未知时,有必要进行参数获取。
学术研究方面,无刷双馈电机参数获取主要为离线方法,但该方法获取电机参数的常规方法,简单直观,但或对实验台架改动较多,且堵转需要专业操作工具,在空间狭窄的应用场合不便实施,或要求充分的无刷双馈电机结构先验知识,较适合科研研究人员,对工程应用人员难度较大。
专利研究方面,由于无刷双馈电机结构较复杂,目前仅较少专利提到了相关参数获取方法。例如,一种无刷双馈电机最优转子参数设计方法,明确设计关键参数后,基于专业电机本体电磁仿真工具,由第一解耦参数至第N解耦参数逐步向下筛选,最终得到全部关键参数的最优设计值;一种无刷双馈电机的控制***、前馈控制方法及参数辨识方法,提出了基于空载工况宽松闭环控制的无刷双馈电机前馈参数辨识方法,根据闭环跟踪性能在线调节控制***中的前馈参数,获取使闭环性能最优的前馈参数。上述方法直接面向控制或设计需求,针对性较高,但或对闭环控制和给定设置有具体要求以保证***安全,或涉及专业本体知识和仿真计算,参数获取难度可进一步降低,获取方法还可进一步简化。
此外,针对与无刷双馈电机结构、特性相近的双馈电机(即异步电机),目前已有许多参数获取方法研究。这些方法的计算过程简单、响应迅速,工程实用性好。但无刷双馈电机结构更复杂、电机参数更多且相互耦合特性更复杂,难以沿用以上参数获取方法满足无刷双馈电机建模和控制的参数需求。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是克服现有技术中的缺陷,提供基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,能够适用于不同结构无刷双馈电机和应用场合的集成电机参数辨识,通用性好,计算过程简单。
本发明的基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,包括如下步骤:
S1.对无刷双馈电机进行开环控制,构建无刷双馈电机稳态降阶dq模型:
其中,upd与upq均为功率绕组相电压的分量;Lpe为功率绕组集成电感参数;ωp为稳定工况下的功率绕组电角频率;ipd与ipq均为功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量;icd与icq均为控制绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量;Me为集成互感参数;ucd为控制绕组相电压的d轴分量;ucq为控制绕组相电压的q轴分量;rc为控制绕组电阻;Lce为控制绕组集成电感参数;ωc为控制绕组电流角频率;
S2.基于无刷双馈电机稳态降阶dq模型,计算得到无刷双馈电机集成参数;所述无刷双馈电机集成参数包括功率绕组集成电感参数、集成互感参数、控制绕组电阻以及控制绕组集成电感参数。
进一步,对无刷双馈电机进行开环控制,具体包括:
S11.确定控制绕组电流角频率ωc:
ωc=(pp+pc)Ωm-ωp *;
其中,pp为功率绕组极对数;pc为控制绕组极对数;Ωm为转子机械角速度;ωp *为功率绕组的电流角频率;
S12.将控制绕组电流角频率ωc进行积分处理,得到控制绕组电流变换到统一参考dq坐标系所需角度θc;
进一步,根据如下公式确定功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量ipd与ipq:
其中,θp为将功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系所用变换角;ipa、ipb以及ipc为功率绕组三相相电流;
所述将功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系所用变换角θp为:
θp=(pp+pc)θr-θc;
其中,pp为功率绕组极对数;pc为控制绕组极对数;θr为转子位置角;θc为控制绕组电流变换到统一参考dq坐标系所需角度。
进一步,根据如下公式确定功率绕组相电压的分量upd与upq:
其中,θp为将功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系所用变换角;upa、upb以及upc为功率绕组三相相电压。
进一步,根据如下公式确定控制绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量icd与icq:
其中,θc为控制绕组电流变换到统一参考dq坐标系所需角度;ica、icb以及icc为控制绕组三相相电流。
进一步,根据如下公式确定功率绕组集成电感参数Lpe:
进一步,根据如下公式确定集成互感参数Me:
进一步,根据如下公式确定控制绕组电阻rc:
进一步,根据如下公式确定控制绕组集成电感参数Lce:
本发明的有益效果是:本发明公开的一种基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,通过基于无刷双馈电机的通用数学模型实现,仅需利用轻载工况下的简单开环控制,即可获得所需数据实现参数辨识,通用于独立运行、并网运行等不同发电应用,通用于不同结构设计工艺的无刷双馈电机,具有良好的通用性;基于无刷双馈电机稳态降阶dq模型,直接辨识模型中全部参数rc、Lpe、Lce、Me,可避免中间辨识与计算过程引入误差,具有良好的针对性;仅需对控制程序和电机负载做适当调整,无需对电机绕组、台架接线等进行改变,亦无需专业堵转或转子电流测量工具,在空间狭小、不便改动台架的应用场合同样适用;无需知晓无刷双馈电机的具体设计信息,且只涉及简单基础计算,避免了计算负担,易实施性较高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的无刷双馈发电***开环控制原理图;
图2为本发明的功率绕组电压、电流dq分量获取原理图;
图3为本发明的控制绕组电流dq分量获取原理图;
图4为本发明的基于参数辨识结果进行前馈补偿前后的内环性能对比图;
图5为本发明的基于参数辨识结果进行前馈补偿前后的外环性能对比图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明,如图所示:
本发明的基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,包括如下步骤:
S1.对无刷双馈电机进行开环控制,构建无刷双馈电机稳态降阶dq模型:
其中,upd与upq均为功率绕组相电压的分量;Lpe为功率绕组集成电感参数;ωp为稳定工况下的功率绕组电角频率;ipd与ipq均为功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量;icd与icq均为控制绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量;Me为集成互感参数;ucd为控制绕组相电压的d轴分量;ucq为控制绕组相电压的q轴分量;rc为控制绕组电阻;Lce为控制绕组集成电感参数;ωc为控制绕组电流角频率;所述稳定工况为电机在开环控制下启动至各绕组电压、电流均为稳定交流信号的状态;
S2.基于无刷双馈电机稳态降阶dq模型,计算得到无刷双馈电机集成参数;所述无刷双馈电机集成参数包括功率绕组集成电感参数、集成互感参数、控制绕组电阻以及控制绕组集成电感参数。
本发明基于无刷双馈电机的基本特性和降阶dq坐标系数学模型,通过在不同转速、负载的稳态工况下采样电机定子电压、电流dq数据,结合降阶模型数学关系反解得所需电阻和集成参数,进而基于简单采样和计算即可满足无刷双馈电机建模和控制的参数需求。
本实施例中,步骤S1中,搭建无刷双馈电机开环控制***。按图1原理所示,无刷双馈电机与辅助负载连接;设定励磁电压参考值经Park反变换得到控制绕组电压的三相参考值将输入脉冲宽度调制模块,生成机侧变换器的驱动信号,驱动机侧变换器产生所需的控制绕组三相电压uca、ucb、ucc驱动无刷双馈电机运行于开环控制工况;
对无刷双馈电机进行开环控制,具体包括如下步骤,其原理如图1所示:
(A)无刷双馈电机功率绕组与负载连接,所述负载可为参数辨识专用辅助阻性/阻感负载或电机启动后的目标阻性/阻感负载,但为保证开环运行安全,建议使用轻载,如1/4或1/8额定负载;
(B)通过在转子上安装码盘,获得转子机械角速度Ωm;
(C)设定功率绕组电量角频率为ωp *,根据无刷双馈电机内部固有频率关系,将功率绕组极对数pp、控制绕组极对数pc、功率绕组的电流角频率ωp *、转子机械角速度Ωm代入如下式子,得到控制绕组电流角频率ωc:
ωc=(pp+pc)Ωm-ωp * (9)
(D)将ωc输入积分环节,得到控制绕组电流变换到统一参考dq坐标系所需角度θc;
(E)根据设计经验设置控制绕组电压d轴参考值u* cd、控制绕组电压q轴参考值u* cq为较小值,利用步骤(C)中θc,将ucd *、ucq *经Park反变换,得控制绕组电压的三相参考值uca *、ucb *、ucc *:
将uca *、ucb *、ucc *送入脉冲宽度调制模块,得到机侧变换器的开关驱动信号,用该信号驱动变换器,使其输出相应的控制绕组三相相电压uca、ucb、ucc,实现对无刷双馈电机的开环控制。
检测功率绕组三相相电流ipa、ipb以及ipc,功率绕组三相线电压upab、upbc、upca。按图2(a)原理所示,当无刷双馈电机达到稳态工况后,将功率绕组电流从静止ABC坐标系转换统一参考dq坐标系下,得到分量ipd、ipq;
按图2(b)原理所示,将功率绕组线电压折算为相电压,并从静止ABC坐标系转换统一参考dq坐标系,得到分量upd、upq;
功率绕组电压、电流dq信息采样,具体包括如下步骤,其原理如图2所示:
(A)通过在无刷双馈电机转子上安装码盘,获得转子位置角θr;
(B)将功率绕组极对数pp、控制绕组极对数pc、控制绕组坐标变换角θc、转子位置角θr代入如下式子,得到将功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系所用变换角θp:
θp=(pp+pc)θr-θc
(C)检测功率绕组三相相电流ipa、ipb、ipc;以θp作为坐标变换角,通过Park坐标变换将功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系,得到分量ipd、ipq:
(D)检测功率绕组三相线电压upab、upbc、upca,经数学计算得到功率绕组三相相电压upa、upb、upc:
(E)以θp作为坐标变换角,通过Park坐标变换将功率绕组相电压upa、upb、upc从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系,得到分量upd、upq:
检测控制绕组三相相电流ica、icb、icc。按图3原理所示,当无刷双馈电机达到稳态工况后,将控制绕组电流从静止abc坐标系转换到统一参考dq坐标系下,得到分量icd、icq;
控制绕组电流dq信息采样,具体包括如下步骤,其原理如图3所示:
检测控制绕组三相相电流ica、icb、icc;以θc作为坐标变换角,通过Park坐标变换,将控制绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系,得到分量icd、icq:
搭建无刷双馈电机稳态降阶dq模型:基于无刷双馈电机通用统一dq坐标系模型,搭建式(1)-(4)所示无刷双馈电机稳态降阶dq模型,其中,rc为控制绕组电阻,Lpe为功率绕组集成电感参数,Lce为控制绕组集成电感参数,Me为集成互感参数。
upd=-Lpeωpipq+ωpMeicq (1)
upq=Lpeωpipd-ωpMeicd (2)
ucd=rcicd+Lceωcicq-Meωcipq (3)
ucq=rcicq-Lceωcicd+Meωcipd (4)
构建无刷双馈电机稳态降阶dq模型,具体包括如下步骤:
(A)目前广泛采用的无刷双馈电机统一同步dq坐标系模型如式(16)所示,其中rp、rc、rr分别为功率绕组电阻、控制绕组电阻、转子电阻;Lp、Lc、Lr分别为功率绕组自感、控制绕组自感、转子自感;Mpr为功率绕组与转子间互感,Mcr为控制绕组与转子间互感;ird、irq为转子电流d轴分量、q轴分量,ωr为转子电流角频率;s为微分算子:
(B)由于稳态工况下含s的微分项均为0,可由式(16)构建得到无刷双馈电机统一同步dq坐标系稳态模型如式(17)所示:
(C)发电应用中,功率绕组电阻rp与负载阻抗Xo(独立运行)或等效负载阻抗Xoe(并网运行)串联,且rp远小于Xo或Xoe,因此rp可忽略;由于转子仅用于能量传递,其铜损应足够小以提高传递效率,因此rr很小,其影响可忽略。基于以上两条前提,可得到无刷双馈电机统一同步dq坐标系稳态简化模型如式(18)所示:
(D)由于无刷双馈电机的转子为闭合结构,ird、irq难以通过测量和坐标变换得到,因此根据式(18)第5、第6条方程,得到由其他电量和参数构成的ird、irq表达式为:
(E)将式(19)代入式(18),即可得到无刷双馈电机稳态降阶dq模型(1)-(4),其中,各集成电感参数与Lp、Lc、Lr、Mpr、Mcr关系如下:
基于以上步骤即可获得无刷双馈电机稳态降阶dq模型,能将5电机电感参数集成为3个集成电感参数,从而降低了参数辨识难度。
本实施例中,步骤S2中,所述功率绕组集成电感参数Lpe的辨识,包括如下步骤:
(A)联立步式(1)、式(2),推出Lpe计算式为:
(B)稳定工况下功率绕组电角频率ωp即为设定值ωp *,因此将设置的ωp *、检测得到的icd、icq、ipd、ipq、upd、upq代入式(21),计算得到功率绕组集成电感参数Lpe:
所述集成互感参数Me的辨识,包括如下步骤;
(A)结合式(1)、式(2),推出Me计算式为:
(B)同理,将设置的ωp *、检测得到的icd、icq、ipd、ipq、upd、upq代入式(22),计算得到集成互感参数Me:
所述控制绕组电阻rc的辨识,包括如下步骤:
(A)联立式(3)、(4),以rc、Lce为未知参数,基于两条线性方程求解两个未知参数的数学解析思路,推出rc关于Me、icd、icq、ucd、ucq、ipd、ipq、ωc的表达式为:
(B)电机达到稳态后,将设置的ucd *、ucq *、ωc、检测得到的icd、icq、ipd、ipq、辨识所得Me代入式(23),即可得到控制绕组电阻rc:
所述控制绕组集成电感参数Lce的辨识,包括如下步骤:
(A)同理联立式(3)、(4),以rc、Lce为未知参数,基于两条线性方程两个未知参数的数学解析思路,推出关于Me、icd、icq、ucd、ucq、ipd、ipq、ωc的Lce表达式为:
(B)电机达到稳态后,将设置的ucd *、ucq *、ωc、检测得到的的icd、icq、ipd、ipq、辨识所得Me代入式(24),即可得到控制绕组集成电感参数Lce:
下面以一台30kW绕线转子结构的无刷双馈电机为例,并结合附图对本发明的实施过程做进一步详述:
无刷双馈电机是一个非线性、强耦合、多变量的***,为了简化分析,通常只考虑无刷双馈电机气隙基波磁场的作用,并假定:
1.不计定子和转子齿槽影响,定子内表面和转子外表面圆滑,气隙均匀;
2.不计铁磁材料饱和、磁滞、涡流的影响,参数线性化;
3.定子绕组和转子绕组产生的磁场中只考虑极对数pp和极对数pc基波的作用,忽略谐波磁场的影响。
基于以上假定,采用发电机惯例,根据坐标变换关系,即可得到目前应用最为广泛的无刷双馈电机统一同步坐标系dq模型式(16)。根据无刷双馈电机的dq数学模型,电机参数与各电量之间存在着数学关系。在简单的开环控制下,利用稳态带载工况下的数据,结合简单的数学计算,即可实现对无刷双馈电机的控制绕组电阻rc及集成电感参数Lpe、Lce、Me的辨识。其实施过程包括下述步骤:
按图1原理所示,对无刷双馈电机进行开环控制。
(1)无刷双馈电机功率绕组与8kW阻性负载连接;
(2)在转子上安装码盘,令原动机带动电机转轴转动,通过码盘获得转子机械角速度为13.33πrad/s;
(3)设定功率绕组电量角频率为100πrad/s,将功率绕组极对数pp=2、控制绕组极对数pc=4、功率绕组电角频率100πrad/s、转子机械角速度13.33πrad/s代入式(9),得到控制绕组电流角频率ωc:
ωc=(2+4)·13.33π-100π=-20π(rad/s)
(4)将计算得到的ωc输入积分环节,得到角度θc,其中s为拉普拉斯算子:
(5)设置控制绕组电压d轴参考值u* cd=-19.8V,控制绕组电压q轴参考值u* cq=-2.7V,利用θc将ucd *、ucq *经Park反变换,得控制绕组电压的三相参考值uca *、ucb *、ucc *:
将uca *、ucb *、ucc *送入脉冲宽度调制模块,得到机侧变换器的开关驱动信号,用该信号驱动变换器,使其输出相应的控制绕组三相相电压uca、ucb、ucc,实现对无刷双馈电机的开环控制。
按图2原理所示,得到统一参考dq坐标系下的功率绕组电流、电压dq分量。
(6)通过在无刷双馈电机转子上安装的码盘获得转子位置角θr;
(7)结合功率绕组极对数pp=2、控制绕组极对数pc=4、θc、转子位置角θr,计算得到角度θp:
θp=(2+4)·θr-θc
(8)检测功率绕组三相相电流ipa、ipb、ipc,以θp作为坐标变换角,通过Park坐标变换将功率绕组电流从静止abc坐标转换到统一参考dq坐标系,得到分量ipd=-5.0A,ipq=0A;
(9)检测功率绕组三相线电压upab、upbc、upca,经数学计算得到功率绕组三相相电压upa、upb、upc:
(10)以θp作为坐标变换角,通过Park坐标变换将功率绕组相电压upa、upb、upc从静止abc坐标转换到统一参考dq坐标系,得到分量upd=91.1V,upq=0V;
按图3原理所示,得到统一参考dq坐标系下的控制绕组电流dq分量。
(11)检测控制绕组三相相电流ica、icb、icc,以中θc作为坐标变换角,通过Park坐标变换,将控制绕组电流从静止abc坐标转换到统一参考dq坐标系,得到分量icd=-6.3A,icq=7.8A;
构建无刷双馈电机降阶简化dq模型,包括如下步骤:
(12)稳态下,忽略无刷双馈电机统一同步坐标系模型式(16)中s相关微分项,得到无刷双馈电机统一同步dq坐标系稳态模型式(17);
(13)忽略式(17)中rp、rr,得到无刷双馈电机统一同步dq坐标系稳态简化模型式(18);
(14)由式(18)第5、第6条方程推出ird、irq表达式(19);
(15)将ird、irq表达式(19)代入式(18),得到无刷双馈电机稳态降阶dq模型(1)-(4)。
辨识功率绕组集成电感参数Lpe:
(16)联立式(1)、式(2),推出Lpe的计算式(21);
(17)将开环控制设置的ωp *=100πrad/s、检测的icd=-6.3A、icq=7.8A、ipd=-5.0A、ipq=0A、upd=91.1V、upq=0V代入式(21),计算得到功率绕组集成电感参数Lpe=0.047H。
辨识集成互感参数Me:
(18)联立式(1)、式(2),推出Me的计算式(22);
(19)将开环控制设置的ωp *=100πrad/s、检测所得icd=-6.3A、icq=7.8A、ipd=-5.0A、ipq=0A、upd=91.1V、upq=0V代入式(22),计算得到集成互感参数Me=0.037H。
辨识控制绕组电阻rc:
(20)联立式(3)、(4),推出rc的计算式(23);
(21)将开环控制设置的ωc=-20πrad/s、u* cd=-19.8V、u* cq=-2.7V,检测所得icd=-6.3A、icq=7.8A、ipd=-5.0A、ipq=0A,辨识所得Me=0.037H代入式(23),计算得到rc=0.13Ω;
辨识控制绕组集成电感参数Lce:
(22)联立式(3)、(4),推出Lce的计算式(24);
(23)将开环控制设置的ωc=-20πrad/s、u* cd=-19.8V、u* cq=-2.7V,,检测所得icd=-6.3A、icq=7.8A、ipd=-5.0A、ipq=0A,辨识所得Me=0.037H代入式(24),计算得到Lce=0.038H;
至此已完成了无刷双馈电机在开环带载工况下的控制绕组电阻rc及集成参数Lpe、Lce、Me的辨识,基于所得参数即可进行无刷双馈电机控制。
下面结合附图4、图5给出本实例的电机参数和实验波形图。本实例由一台绕线型转子无刷双馈电机、独立负载、背靠背型电力电子变换器以及常用电流内环-电压外环双环控制器组成。
在无刷双馈电机发电运行在400转/分,并投入根据上述参数辨识方法所得rc、Lpe、Lce、Me设计的电流内环控制器进行控制,令控制绕组电流d、q轴分量的闭环给定分别为icd *=15A、icq *=0A。图4给出了无前馈控制与采用本发明方法辨识获得参数进行前馈两种情况下,控制绕组电流d、q分量icd、icq的动态波形对比结果。可以看到,基于辨识所得参数进行前馈控制后,icd波形在其给定跳变瞬间的跌落与icq波形在icd给定跳变瞬间的超调均明显减小,恢复稳定的速度明显加快。
在无刷双馈电机发电运行在400转/分,并投入根据上述参数辨识方法所得rc、Lpe、Lce、Me设计的电流内环-电压外环双环控制器进行控制,功率绕组电压外环幅值给定Up *=311V。图5给出了无前馈控制与采用本发明方法辨识获得参数进行前馈两种情况下,无刷双馈电机由空载投入16kW负载时功率绕组线电压upab的动态控制波形。可以看到,基于辨识所得参数进行前馈控制后,由空载突然投入负载时功率绕组线电压upab恢复稳定的速度明显加快。
使用本发明的辨识方法可以获得无刷双馈电机的控制绕组电阻rc、功率绕组集成电感参数Lpe、控制绕组集成电感参数Lce、集成互感参数Me,将其应用于独立运行控制***可以明显提升***的动态控制性能。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1.对无刷双馈电机进行开环控制,构建无刷双馈电机稳态降阶dq模型:
其中,upd与upq均为功率绕组相电压的分量;Lpe为功率绕组集成电感参数;ωp为稳定工况下的功率绕组电角频率;ipd与ipq均为功率绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量;icd与icq均为控制绕组电流从静止ABC坐标转换到统一参考dq坐标系下的分量;Me为集成互感参数;ucd为控制绕组相电压的d轴分量;ucq为控制绕组相电压的q轴分量;rc为控制绕组电阻;Lce为控制绕组集成电感参数;ωc为控制绕组电流角频率;
S2.基于无刷双馈电机稳态降阶dq模型,计算得到无刷双馈电机集成参数;所述无刷双馈电机集成参数包括功率绕组集成电感参数、集成互感参数、控制绕组电阻以及控制绕组集成电感参数。
2.根据权利要求1所述的基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法,其特征在于:对无刷双馈电机进行开环控制,具体包括:
S11.确定控制绕组电流角频率ωc:
ωc=(pp+pc)Ωm-ωp *;
其中,pp为功率绕组极对数;pc为控制绕组极对数;Ωm为转子机械角速度;ωp *为功率绕组的电流角频率;
S12.将控制绕组电流角频率ωc进行积分处理,得到控制绕组电流变换到统一参考dq坐标系所需角度θc;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111451016.0A CN114221594A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111451016.0A CN114221594A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114221594A true CN114221594A (zh) | 2022-03-22 |
Family
ID=80699167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111451016.0A Pending CN114221594A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114221594A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114157205A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-08 | 重庆大学 | 基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 |
CN115333414A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-11 | 重庆大学 | 一种无刷双馈独立发电***坐标变换初始角辨识方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009150464A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Wind Technologies Limited | Power generators |
CN106505921A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 中南大学 | 一种电机调速的控制方法及*** |
CN108322117A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-24 | 华中科技大学 | 无刷双馈电机的控制***、前馈控制方法及参数辨识方法 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111451016.0A patent/CN114221594A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009150464A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Wind Technologies Limited | Power generators |
CN106505921A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 中南大学 | 一种电机调速的控制方法及*** |
CN108322117A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-24 | 华中科技大学 | 无刷双馈电机的控制***、前馈控制方法及参数辨识方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JINGYUAN SU, ET AL.: "integrated parameter estimation method for brushless doubly-fed induction generator based on simplified d-q model", 《2021 INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER SYSTEM TECHNOLOGY (POWERCON)》, 8 February 2022 (2022-02-08), pages 1 - 6 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114157205A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-08 | 重庆大学 | 基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 |
CN114157205B (zh) * | 2021-12-10 | 2023-08-22 | 重庆大学 | 基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 |
CN115333414A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-11 | 重庆大学 | 一种无刷双馈独立发电***坐标变换初始角辨识方法 |
CN115333414B (zh) * | 2022-09-15 | 2024-06-11 | 重庆大学 | 一种无刷双馈独立发电***坐标变换初始角辨识方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108322117B (zh) | 无刷双馈电机的控制***、前馈控制方法及参数辨识方法 | |
Toliyat et al. | A review of RFO induction motor parameter estimation techniques | |
Cheok et al. | A new torque and flux control method for switched reluctance motor drives | |
CN114221594A (zh) | 基于稳态dq电量采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 | |
CN108880384B (zh) | 一种无刷双馈感应电机的调制模型预测控制方法及*** | |
CN114157205B (zh) | 基于稳态电量幅值采样的无刷双馈电机集成参数辨识方法 | |
Nishad et al. | Induction motor control using modified indirect field oriented control | |
CN109412478B (zh) | 一种无刷双馈电机的功率下垂控制方法 | |
Sarma et al. | Implementation of a conventional DFIG stator flux oriented control scheme using industrial converters | |
CN106411205B (zh) | 一种无刷双馈电机的转速辨识方法及*** | |
CN115333414B (zh) | 一种无刷双馈独立发电***坐标变换初始角辨识方法 | |
CN114172213B (zh) | 一种无刷双馈电机的功率控制方法 | |
Jauhar et al. | Design of torque controller based on field oriented control (foc) method on bldc motor | |
Goswami et al. | High performance induction machine drive using rotor field oriented control | |
Qian et al. | Periodic torque ripples minimization in PMSM using learning variable structure control based on a torque observer | |
Qian et al. | Reduction of periodic torque ripples in PM synchronous motors using learning variable structure control | |
Abdessemad et al. | An experiment validation of an efficient vector control strategy for an isolated induction generator as wind power conversion | |
Xu et al. | Direct torque and flux control of the converters for a permanent magnet wind power generation system | |
Ameid et al. | Hardware implementation of modified backstepping control for sensorless induction motor drive | |
Zhang et al. | Simplified input-output linearizing and decoupling control of wind turbine driven doubly-fed induction generators | |
Khlaief et al. | Nonlinear observer for sensorless speed control of IPMSM drive with stator resistance adaptation | |
Tahri et al. | EXPERIMENTAL VERIFICATION OF A ROBUST MAXIMUM POWER POINT TRACKING CONTROL FOR VARIABLE SPEED WIND TURBINE WITHOUT MECHANICAL SENSOR | |
Netto et al. | Estimating the parameters of an induction motor in open-loop and closed-loop operation | |
Bounadja et al. | A high performance space vector modulation-direct torque controlled induction machine drive based on stator flux orientation technique | |
Sibanda et al. | Modelling of a Grid Connected Nine-Phase Induction Generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |