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矢量控制變頻調速系統已經進入實用階段。眾所周知，矢量控制系統性能的好壞，很大程度上依賴于電機參數辨識的準確與否，因而準確獲得這些參數是矢量控制系統的關鍵問題。一般而言感應電機參數辨識分為離線自提交和在線自校正。電機參數的在線自校正需要系統已整定好以及準確的速度信息，其方法主要有卡爾曼濾波、模型參考自適應和最小方差估計器等。參數離線自提交得到的電機參數的初始值，用于在線自校正算法中，可提高算法的收斂速度。因此國內外許多學者對此做了很多有意義的工作，主要有以下幾種方法： 1)空載試驗和堵轉試驗法[1]; 2)對電機的三相輸入側施加不同的激勵，利用電機本身的空載和堵轉等效電路進行參數自提交[2~5]; 3)利用最小二乘法進行參數自檢測[6、7]; 4)利用過渡過程響應波形進行自提交[8]。 在假定感應電機三相平衡的前提下，提出一種簡易的高精度異步電機參數離線辨識方法，利用電機學原理，同時對逆變器及電機中的導通壓降、開關延遲、死區時間和集膚效應等因素進行合理 的補償，以保證辨識的參數具有較高的精度和可信度。該方法包括4個辨識子過程:定子電阻辨識、定轉子漏感辨識、轉子電阻辨識以及互感的辨識。整個過程可自動完成，不需要進行復雜的堵轉實驗。 1 參數辨識原理 1.1 定子電阻辨識 假設感應電機三相平衡，則只需要檢測其單相電路的定子電阻。如圖2所示為電壓型交-直-交變頻調速系統的主電路，使V1一直導通，V2、V3、V5、V6一直關斷，而V4 由脈沖序列驅動，則在A、B 兩相繞阻上將產生一組電壓脈沖序列。設時鐘周期為Ts，脈沖寬度為t，則脈沖的占空比D=t/Ts，繞阻上的電壓平均值則為Udc伊D，這樣就得到一個等效的直流電壓，A、B兩相同時流過的電流為I，相應的辨識定子電阻值為 1.2 定轉子漏感辨識 根據電機的電磁物理特性，可以假設定轉子的漏感是相等的。如圖3所示，當進行電機漏感控制 CPU 的平臺上進行的，實驗中的PWM 開關頻率fk= 4 kHz，感應電機銘牌參數為：額定功率PN=1.1 kW;額 定電壓UN=380 V;額定電流IN=2.67 A;額定頻率fN= 50 Hz;額定轉速nN=1 410 r/min;定子電阻Rs=5.27 贅; 轉子電阻Rr=5.07 贅;互感Lm=0.421 H;定子電感Ls= 0.423 H;轉子電感Lr=0.479 H。 2.1 檢測定子電阻 給定電流I*，通過PI控制器調節占空比D，使流過定子側的直流電流穩態值達到I*。由于該直流電流信號是直流母線經過PWM 斬波加在定子電阻兩相的，所以存在高頻信號和線路白噪聲的干擾，需要用本文設計的FIR濾波器對其進行處，由于是直流信號，所以幅值沒有衰減，不需要進行相應的幅值和相位的補償。圖8為給定電流I*=2.4 A時，定子電流的波形，等電流進入穩態，對濾波后的電流進行連續100次的采樣，通過式(1)計算每次采樣的電流對應的定子電阻 值，取平均值即為定子電阻的辨識值，定子電阻的最終辨識結果為5.43 贅。 2.2 檢測定轉子漏感 在檢測漏感的實驗中，將直流母線電壓交替作用于A、B兩相，占空比為50%。給定近似三角波的電流幅值I*=2.4 A，通過調節作用周期T，達到對定子電流幅值的控制。圖9為AB 間線電壓和B相的電流，A相的電流和B相大小相等方向相反。在每次Uab切換的瞬間，對電流進行采樣，分別取得電流的最大值和最小值，然后通過公式(2)就可以計算出定轉子漏感。從圖9 中可以看出，Uab的幅值為514 V，電流Ib的幅值為2.4 A，周期為1 ms，在每一個周期中進行一次采樣計算，取10 組數據算平均值，最后得出定轉子的漏感為0.029 H。 2.3 檢測轉子電阻 為了提高轉子電阻的辨識精度，需要在兩個頻率點分別辨識轉子電阻，然后根據式(4)進行線性化處理。實驗中，首先給定同步頻率f=40 Hz，電流的采樣周期為0.25 ms。對采樣的電流信號進行FIR濾波處理，由FIR濾波器的特性可知，濾波后的信號相位將延遲90毅，在電壓值為0時，取得該時刻的電流值，然后檢測電流信號的幅值，即可得出濾波后電流信號和電壓信號之間相位差茲憶的sin茲憶，并做相應的相位補償，可以得出實際電壓和電流之間的相位差茲，根據式(3)就可以計算出f=40 Hz時的轉子電阻。然后設置同步頻率f=20 Hz，此時濾波器的相移為45毅，進行同f=40 Hz時一樣的處理，即可得出f=20 Hz 時的轉子電阻值，最后用公式(4)進行線性化處理。圖10為辨識轉子電阻時電壓電流波形，通過多次計算取平均值，得出轉子電阻Rr=4.95 贅。 2.4 檢測互感 用V/f的控制方法起動電機到給定的同步頻率f=40 Hz，電機空載運行，相電壓為額定電壓220 V，這樣所得出的電流就是該電機的空載電流。檢測電壓和電流之間相位差的辦法和測轉子電阻時是一樣的。圖11為空載時，A相電壓和電流的波形，從圖中可以看出，空載電流幅值大約為1.8 A。對電壓電流進行10個周期的采樣和計算，取它們的平均值即為感應電機互感值，本實驗電機的互感辨識值為0.445 H。 3 結語 介紹了一種離線檢測感應電機四個主要電氣參數的方法，所有實驗過程均由系統自動完成。該方法的特點如下： 1)加入了低通數字濾波器，實驗系統具有較強的抗噪特性; 2)無須增加外圍設備，現場開機前或者運行間隙均可進行參數辨識; 3)自動測試結果重復性好，精度能滿足要求; 4)整個測試過程計算量小，通過引入濾波器，省去了復雜的FFT。 AO-Electronics 傲壹電子 官網：www.aoelectronics.com 中文網：www.aoelectronics.cn 
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