基于dqO坐标系的异步电机等效电路参数在线辨识方法研究

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基于SA-PSO算法的异步电动机参数辨识

子时间常数、定子电感、定子电阻、漏感系数和
子电
辨识&文［%*滑观测器法
应用到异步电机参数辨识中，通过2个复滑模
用等效控制的原理对异步电动机转子电阻和
子时间常数
在线辨识。文［9*研究了
一种基于无功功率的参考自适应转子时间常
数在线辨识方法。文［10-11 *则用参考自
适应方法对永磁同步电机定子电阻和电感辨
—41 —
研究与设计I EMCA
电机与控剧定用2019,46 (5)
据可对电机电机等效电路参数
分析［心。
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准确辨识
电机高
能控制、能效管理和
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统参数方法是通过
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电
能要求，
能
在线辨识&在电机参数辨识方面研究
量研究，
参数辨识方法&
文献)5-7*用
法递推算法对电机转
Key words: asynchronous motor ； parameter iOentiOcation； particle swarm optimization algorithm (PSO) ； simulates annealing algorithm (SA)
0引言
异步电动机作为主要的用电负荷，的电
量
用电量的60 %。
动机控制、节能和
等方
，对异步电研究和
，
对异步电动机的应用7
生的 &要对异步电动机的高性能
控制⑴和能效
*[2* ，要准确
异步电动
机等效电路参数，同时，异步电动机等效电路参
数的变化可以反映电机的
，以此作为
作者简介：吴立泉（1996—），男，硕士研究生，研究方向为电机参数辨识和电机能效管理。刘永强（1961—）,男，教授，博士生导师，研究方向为电能质量检测与控制、用于供电系统的成套电力电子装置、嵌入式技术在电力系统中的应用。梁兆文（1989—）,男，博士研究生，研究方向为非侵入式负荷识别与分解、数据挖掘。

一种新的异步电机离线参数辨识方法

一种新的异步电机离线参数辨识方法杨景明; 杨波; 王亚超; 李明煜【期刊名称】《《电工电能新技术》》【年(卷),期】2019(038)010【总页数】7页(P74-80)【关键词】三相异步电机; 离线参数辨识; 折息递推算法; 伪随机序列【作者】杨景明; 杨波; 王亚超; 李明煜【作者单位】燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004; 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TM3431 引言交流异步电机由于其制造成本低、可靠耐用等优点在传动系统中得到广泛的应用，但异步电机高性能控制效果都严重依赖于电机参数的准确性。

因此，离线参数辨识成为当前传动系统研究中的一个热点[1]。

离线参数辨识能够为系统控制器提供精确的电机参数初值[2]。

传统的异步电机离线参数辨识采用堵转实验和空载实验实现,这种方法的辨识精度较低且对实验环境的要求较为苛刻。

针对上述问题国内外专家和学者进行了大量的异步电机离线参数辨识研究。

N. R. Klaes提出并证明了在线性范围内，向电机中通入单相交流信号不仅能实现堵转效果，还能产生与通入三相交流信号相同的电磁响应[3]。

但是在饱和区受三相谐波的影响，三相堵转时的互感要大于单相堵转的互感。

在此基础上Gastli提出用单相实验代替堵转实验和空载实验[4]，证明了当改变输入信号频率时，通过反Γ等效电路计算的转子电阻和漏感能得到更准确的辨识结果。

文献[5]将神经网络应用到电机静态参数辨识，在低频和高频近似成两个一阶微分方程，利用人工神经网络识别方程的系数，但是这种方法是对电机模型简化较严重，且辨识时间过长。

文献[6]采用递推最小二乘法进行离线参数辨识，由于实验数据增多导致的“数据饱和”问题，参数辨识结果偏离真实值。

单相实验由于操作简单，可靠性较高而被广泛应用[7,8]。

用改进的单相实验辨识电机的初始参数，引入死区补偿机制，虽然易受环境干扰，但是仍代替了传统的堵转实验和空载实验，成为没有变频器工业场合中最常使用的辨识方法。

异步电机等效电路的简明推导及分析_党存禄

矩控制。
1 异步电机稳态等效电路
1.1 电机学中的等效电路当阻止转子转动时 , 异步电机可以被认为是三相
变压器[ 3] 。定子和转子的铁充当承载定子和转子绕组磁链的铁心 , 它们分别代表初级和次级绕组。这样可得出停止时异步电机稳态等效电路 , 如图 1所示。
图 1 停止时异步电机稳态等效电路
等效电路。
1.2 通用稳态等效电路
T型稳态等效电路并不是异步电机唯一的等效
电路 , 从定子侧看输入阻抗相同的等效电路在理论
上应该是无数个 , 经过等效电路变换 , 从中可以选用对控制有用的等效电路[ 4] 。
设 a为任意常数 , 变换矩阵
C= 1 0
0a,
则 CT = 1 0
0a。令
Is Ir
Us 0
Rs+j(Xs +Xm) =
jXm
jXm Rsr +j(Xr+Xm) ×
Is =[ Z] × Is
Ir
Ir
(3)
稳态模型主要用于分析恒压频比控制和转差频率
控制 , 它们由调节定子电压或电流的幅值和频率组成 ,
不能保证系统良好的动态性能。要获得良好的静、动态性能 , 必须从异步电机动态模型出发 , 分析其转矩和磁链控制规律[ 3] 。矢量控制和直接转矩控制是两种基于动态模型的高性能交流调速方案 [ 5] 。
2.2 矢量控制不对称 T型动态等效电路
当 a=Lm /Lr时 , 转子漏感正好为 0, 为矢量控
制动态等效电路 , 如图 6所示。
图 7 直接转矩控制 г型动态等效电路
该等效电路的特点是定子电流与励磁电流互成 90°正交。励磁磁链为
Ls(is +LLm sir)=ψs, 正好为实际的定子磁链。直接转矩控制中要求直接控制定子磁链。因为其转矩公式 T=Kψsψrsinθ, 为充分利用电机铁心 , 保持定子磁链幅值为定值 , 而转子磁链 ψr幅值由负载决定。要改变电机转矩的大小 , 可通过改定子磁链与转子磁链的磁通角 θ的大小来实现。在直接转矩控制中通过控制定子电压空间矢量来控制定子磁链的旋转速度 , 从而控制转矩。该等效电路便于分析以定子磁场定向的直接转矩控制。

4.5 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图

=
E&2 s R2 + jX 2s
=
sE&2 R2 + jsX 2
=
R2 +
E&2
jX
2
+
1
s
s
R2
可见
,用一
个不转的转子并
且在转子
回路中串联一个电
阻
1
s
s
R2
,
就可以将转子频率折算为定子频率,同时保持转子磁动势F2不变.
第4章三相异步电动机
实际电机旋转时，转子轴上有机械损耗和机械功率输出。
（1）电阻的折算：
电动势变比阻抗变比
折算前后转子铜损耗不变。
m1I22 R2

m2
I
2 2
R2
R2 kike R2
kike
（2）电抗的折算：
（3）阻抗的折算：
X 2 kike X 2
Z2 kikeZ2
第4章三相异步电动机
结论：转子侧各电磁量折算到定子侧时：
（1）电动势、电压乘以电动势变比 ke
（1）运行时的异步电动机与副边接有纯电阻负载的变压器相似。
当S=1时，相当于副边短路的变压器。
当S=0时，相当于副边开路时的变压器。
（2）异步电动机可看作是一台广义的变压器，不仅可以变换电压、电流和相位，而且可以变换频率和相数，更重要的是可以进行机电能量转换。
等值电路中，
1s是s 模R2' 拟总机械功率的不等能值用电电感阻和电
第4章三相异步电动机
4.5 三相异步电动机的折算、等效电路和相量图
教学内容：
4.5.1 折算 4.5.2 等效电路 4.5.3 相量图 4.5.4 笼型转子的极数、相数、匝数和绕组因数

异步电机参数辨识

异步电机参数辨识李敏;肖兵【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2013(000)006【摘要】对于异步电机控制系统,参数辩识的准确性和简易性是非常关键的一个环节.在传统异步电机试验原理的基础上,利用电机控制系统本身的资源,进行直流、单相交流、三相空载试验,然后根据变频器所检测到的电流、电压,经过傅里叶变换来实现对电机参数辨识.最后,根据辨识的参数,利用Matlab/Simulink进行了参数辨识与无速度传感器矢量控制系统的仿真,实验结果表明具有良好的动静态特性.%For induction motor control system,the accuracy and simplicity of the parameter identification are critical.This paper is based on the experiment principle of traditional induction motor,use of motor control system itself resources,to do DC,single phase AC,three-phase no load test,andthen,detect the current,voltage by the inverter,do Fourier transform to achieve identification of motor parameters.At last,based on these parameters,by using Matlab/Simulink software,do parameter identification and speed sensorless vector control system simulation,and the experimental results show that have a good dynamic and static characteristic.【总页数】4页(P104-106,110)【作者】李敏;肖兵【作者单位】华南理工大学自动化科学与工程学院,广州510640;华南理工大学自动化科学与工程学院,广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM343.2【相关文献】1.基于改进模型的异步电机最小二乘参数辨识 [J], 孟庆硕;许鸣珠2.Actor-Critic框架下的数据驱动异步电机\r离线参数辨识方法 [J], 漆星;张倩3.基于改进模型的异步电机最小二乘参数辨识 [J], 孟庆硕;许鸣珠;4.异步电机参数辨识仿真研究 [J], 张建维;邓福军5.异步电机离线参数辨识方法 [J], 刘旺;刘伟良;陈磊;吴军;郭志大因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

异步电机电感参数的离线辨识

电气传动2015年第45卷第4期异步电机电感参数的离线辨识候春辉，单亚飞，李峰，王曦冉（天津大学电气与自动化工程学院，天津300072）摘要：在异步电动机反Γ型等效电路的基础上，提出了一种定转子总漏感与互感的离线辨识方法。

在已有的异步电机运动控制平台上进行含高频成分很重的单相脉冲和单相低频正弦实验，然后根据霍耳传感器检测到的电压电流信号，经傅立叶变换来实现对异步电机参数的辨识，实验表明辨识结果具有较高的精度。

并对逆变器的死区效应进行了一定的补偿，使计算得出的电压与逆变器实际输出电压基本一致，电流波形接近正弦波，补偿效果能满足参数辨识精度的要求。

关键词：异步电机；参数辨识；死区补偿；傅里叶变换中图分类号：TM343文献标识码：AOff ⁃line Identification for Inductance Parameter of Asynchronous MotorHOU Chun⁃hui ，SHAN Ya⁃fei ，LI Feng ，WANG Xi⁃ran（School of Electrical and Automation Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract:On the basis of the inverse Γ⁃form equivalent circuit of asynchronous motor ，an off⁃line identificationmethod of leakage inductance and mutual inductance was presented.The tests of single ⁃phase pulse with high ⁃frequency component and single⁃phase low⁃frequency sine wave were performed on the existing asynchronous motor motion control platform ，then based on the voltage and current signals detected by hall sensors ，the identification for induction parameters of asynchronous motor was implemented through the Fourier transform.The test results show that the identification has high accuracy ．In addition ，a suitable compensation for the dead time effect of the inverter was considered ，which makes certain that the calculated voltage is basically same with the actual output voltage of theinverter and the current waveform is close to sine wave ，the effect of the compensation can meet the accuracy requirements of parameter identification ．Key words:asynchronous motor ；parameter identification ；dead time compensation ；Fourier transform作者简介：候春辉（1989-），男，硕士研究生，Email ：*****************1引言在工业控制中，对交流调速系统的性能需求越来越高，这使得矢量控制、直接转矩控制等一些高性能的调速理论广泛地应用于实际调速系统之中［1-2］。

基于SA-PSO算法的异步电动机参数辨识

基于SA-PSO算法的异步电动机参数辨识吴立泉;刘永强;梁兆文;李卓敏;邵思语【摘要】异步电动机等效电路参数的准确辨识对电动机的控制具有重要作用,同时,等效电路参数的变化可以反映电动机的运行状态,故参数辨识也被运用到电机故障诊断中.将现代最优化算法应用到三相异步电动机的等效电路参数辨识中.通过将粒子群优化算法(PSO)和模拟退火算法(SA)相结合,可以准确有效地对异步电动机的6个等效参数进行辨识,与遗传算法相比,SA-PSO算法易于实现且收敛速度快.算法采用考虑铁耗的异步电机d-q坐标系下的模型来实现,将温度对电阻参数的影响考虑在内.通过算例证明了算法能够有效地对电机参数进行辨识及跟踪电阻的变化.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】7页(P41-46,77)【关键词】异步电动机;参数辨识;粒子群优化算法;模拟退火算法【作者】吴立泉;刘永强;梁兆文;李卓敏;邵思语【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州 510000;华南理工大学电力学院,广东广州 510000;华南理工大学电力学院,广东广州 510000;华南理工大学电力学院,广东广州 510000;华南理工大学电力学院,广东广州 510000【正文语种】中文【中图分类】TM3430 引言异步电动机作为主要的用电负荷，消耗的电量约占全国总用电量的60%。

因此，对异步电动机控制、节能和故障诊断等方面进行研究和改善，将会对异步电动机的应用和社会发展产生积极的影响。

要实现对异步电动机的高性能控制[1]和能效计算[2-3]，需要准确获取异步电动机等效电路参数，同时，异步电动机等效电路参数的变化可以反映电机的运行状态，以此作为依据可对电机进行故障诊断分析[4]。

因此，对电机等效电路参数进行准确辨识是实现电机高性能控制、能效管理和故障诊断的前提和关键。

传统参数试验方法是通过空载试验和堵转试验来获得电机参数，所得到的电机参数精度不高，不能满足当下对电机的高性能要求，并且不能实现在线辨识。

三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型电动机

三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 - 电动机1.异步电机在两相任意旋转坐标系（dq坐标系）上的数学模型两相坐标系可以是静止的，也可以是旋转的，其中以任意转速旋转的坐标系为最一般的状况，有了这种状况下的数学模型，要求出某一具体两相坐标系上的模型就比较简洁了。

变换关系设两相坐标轴与三相坐标轴的夹角为，而为坐标系相对于定子的角转速，为坐标系相对于转子的角转速。

变换过程具体的变换运算比较简单，依据式（6-98）另0轴为假想轴d轴和A 轴夹角为θ可得：写成矩阵形式：合并以上两个方程式得三相静止ABC坐标系到两项旋转dq0坐标系的变换式（1）磁链方程利用变换将定子的三项磁链和转子的三项磁链变换到dqo坐标系中去，定子磁链的变换阵是其中d轴与A轴的夹角为，转子磁链的变换阵是是旋转三相坐标系变换到不同转速的旋转两相坐标系。

其中 d 轴与α轴的夹角为。

则磁链的变换式为：把定子和转子的磁链表达成电感阵和电流向量乘积，在用和的反变换阵把电流变换到dq0坐标上：磁链的零轴重量为它们各自独立对dq轴磁链没有影响，可以不考虑则可以简化。

把握有关。

代入参数计算，并去掉零轴重量则dq坐标系磁链方程为或写成式中—— dq坐标系定子与转子同轴等效绕组间的互感；—— dq坐标系定子等效两相绕组的自感；——dq坐标系转子等效两相绕组的自感。

异步电机在两相旋转坐标系dq上的物理模型图6-50 异步电动机在两相旋转坐标系dq上的物理模型（2）电压方程利用上式A得定子电压变换的关系为先争辩A相的关系同理在ABC坐标系下A相的电压方程，代入得为dq0旋转坐标系对于定子的角速度由于为任意值因此下式三式成立同理转子电压方程为式中为dq0旋转坐标系相对于转子的角速度同理利用B相和C相的电压方程求出的结果与上面全都。

（2）电压方程上面的方程整理有定子和转子的电压方程令旋转电动势向量则式（6-106a）变成这就是异步电机非线性动态电压方程式。

与第6.6.2节中ABC坐标系方程不同的是：此处电感矩阵 L 变成 44 常参数线性矩阵，而整个电压方程也降低为4维方程。

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ｒｉｔｈｍｉｓｄｅｒｉｖｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｒｅｃｕｒｓｉｖｅ
ｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｏｆａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｕｎａｅｒｄｑ０ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ，ｓｔａｎｄａｒｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓａｌｇｏ・
机定子自感、转子电阻和激磁电感的在线辨识。仿真和试验结果表明，提出的辨识方法能有效的在线辨识电机的等效电路参数。
关键词：异步电机；参数在线辨识；遗忘因子递推最小二乘法；ＭＡＩＳＳＮ．１００７— ２６９１．２０１３．０３．００６
基于Ｏ坐标系的异步电机等效电路参数在线辨识方法研究
杜中兰，赵海森，刘晓芳，王庆，张萌
ｃｉｒｃｉｔｕｐａｒａｍｅｔｅｒｓ０ｆａｓｖｎｃｈｒ０ｎ０ｕｓｍｏｔｏｒｓｂａｓｅｄｏｎｄｑ０ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ
ＤＵＺｈｏｎｇ・ｌａｎ，ＺＨＡＯＨａｉ — ｓｅｎ，ＬＩＵＸｉａｏ－ｆａｎｇ，ＷＡＮＧＱｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＭｅｎｇ
第４０卷第３期
２０１３年５月
华北电力大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏａｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏ１．４０．Ｎｏ．３Ｍａｙ，２０１３
的参数辨识方法，实现了异步电机等效电路参数的精确辨识。以Ｙ２－２８０Ｓ－８，３７ｋＷ；Ｙ１６０Ｍ．．２，ｌ１ｋＷ；Ｙ１３２Ｓ－４，５．５ｋＷ３台电机为仿真实例，并对Ｙ１３２Ｓ－４，５．５ｋＷ电机进行了参数辨识的试验研究，实现了电
ｌｅａｓｔ — ｓｑｕａｒｅｓａｌｇｏｉｔｒｈｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．ＴａｋｉｎｇＹ２－２８０Ｓ・８３７ｋＷ，
中图分类号：ＴＭ３０１．２文献标识码：Ａ文章编号：１００７— ２６９１（２０１３）０３— ００３０—０６
Ｓｔｕｄｙｏｎｏｎ－ｌｉｎｅｉｄｅｎｔｉｉｃｆａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｄｅｎｔｉ￣ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｏｎｌｉｎｅ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｄｙ－
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，，１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）
（华北电力大学电气与电子工程学院，北京１０２２０６）摘要：为了实现异步电机等效电路参数的在线辨识，利用基于幽０坐标系的异步电机动态方程，推导出异步电机标准最小二乘数学模型，在充分考虑影响辨识结果因素的基础上，采用一种带遗忘因子递推最小二乘法
Ｙ１６０Ｍ１－２，１１ｋＷａｎｄＹ１３２Ｓ－４，５．５ｋＷａｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓａｎｄｔａｋｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｏｎ－ｌｉｎｅｉｄｅｎｔｉｉｃｆａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ