专利名称：异步电机转子时间常数的在线观测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机参数观测技术，特别是一种异步电机转子时间常数的在线观测器。
异步电机转子时间常数无论是对确实保证变频调速具有高性能或是对检验电机转子制造质量都具有重要意义，但转子时间常数并不是一个固定值，而是随着转子温度不同而时时变化，实时观测难度大，目前尚缺乏一种实用性强的异步电机转子时间常数的在线观测器。
本实用新型的目的是提供一种实用性强的异步电机转子时间常数的在线观测器。
在包括含有负载角正切值观测单元在内的异步电机运转装置的前提下，本实用新型的技术方案按层次分述如下设有第一运算单元01或第二运算单元02，这二者的输入彼此相同，其第一输入为来自负载角正切值观测单元的输出负载角正切观测值TG，其第二输入为转差角频率W2；第一运算单元01的输出为电机转子时间常数T2，第二运算单元02的输出为电机转子时间常数的倒数即1/T2。
当异步电机运转装置为异步电机的变频调速装置时，转差角频率W2来自变频调速装置的控制回路；当需要时所输出的电机转子时间常数T2或电机转子时间常数的倒数1/T2则回送到变频调速装置的控制回路，以作对原(先)值进行刷新之用。
当异步电机运转装置为定频下异步电机运转装置时，转差角频率W2的获取由《三相异步电机负载率现场测试方法(GB8916-88)》所规定的方法进行。
所说的第一运算单元和第二运算单元均在用户系统板上实现。
上面提到的负载角正切值观测单元的构成，在发明专利申请号为01106851.5的《异步电机变频调速中含有基变量的参数的观测方法》中已有详细的说明，其特征是所得观测值与电机电阻实时值的大小无关。
作为上面提到的变频调速装置控制回路的例子，可查阅如下二篇文献，一篇是《朱涛等基于交流异步电动机矢量控制的高性能立轴传动系统(″电气传动″2001年第5期)》，另一篇是《崔俊国等上海地铁2号线车辆交流传动系统仿真分析(″机车电传动″2002年第1期)》。
以下结合附图对本实用新型进一步作详细说明。


图1为第一运算单元图。
图2为第二运算单元图。
图3为用户系统板图。
在图1及图2中第一运算单元01及第二运算单元02分别由AD534型除法器构成；脚X2、Y1及Z1均接公共地，+VS及-VS脚分别与正控制电源V+和负控制电源V-相接，且脚Y2与脚OUT相接。
在图1中第一输入负载角正切观测值TG接脚Z2，第二输入转差角频率W2接脚X1，则输出脚OUT输出电机转子时间常数T2(T2＝TG/W2)。
在图2中第一输入负载角正切观测值TG接脚X1，第二输入转差角频率W2接脚Z2，则输出脚OUT输出电机转子时间常数的倒数1/T2(1/T2＝W2/TG)。
图3A中的用户系统板03为市面上供应的U51-A1用户系统板。板上装有INTEL8032单片计算机、存储器EPROM2764、并行接口8255、D/A转换器DAC8032及A/D转换器ADC0809各一个。第一输入负载角正切观测值TG与第二输入转差角频率W2分别通过板上接口J12-1及J12-2与ADC0809的第一通道及第二通道相接，以进行采样，所输出的电机转子时间常数T2或电机转子时间常数的倒数1/T2(＝T2D)既可通过板上接口J8-3向外输出模拟量，也可通过板上接口J11-2～J11-9向外输出数字量。图3B给出了相应的源程序图，这里用BASIC/51高级语言编写，然后由BASIC/51编译系统编译成单片计算机所需的代码即目标程序。图3B中源程序对其它类型单片计算机或数据处理器同样适用，只不过用何种形式书写则与所采用的计算机语言有关。
本实用新型的优特点是一、从前面提到的二篇变频调速装置控制回路文献可以看出，要使矢量控制的优良性能真正落到实处而不是仅仅停留在理论上的分析，就必须解决异步电机转子时间常数的在线观测器问题，本实用新型正是为了解决此关键问题而提出来的。二、为了在电机零速下获得高起动转距的同时而又有效的利用变频器电流从而大幅度地降低产品成本，则先在电机零速下(此时转差角频率等于定子电源角频率)观测出电机转子时间常数T2或电机转子时间常数的倒数1/T2将其回送到变频调速装置的控制回路内，然后进行正式起动。三、电机转子时间常数T2(T2＝L2/R2，L2为转子电感，R2为转子电阻)或其倒数的变化与转子电阻发热变化有关，由于电机热惯性时间常数很大，故对变频调速装置的控制回路内的T2或其倒数的刷新可以间歇方式进行，在休歇期间如有需要还可对观测出的T2或其倒数进行数字滤波处理以提高抗干扰能力。四、转子常出现导条开裂或与端环焊接不良等制造质量问题，这可将其转子时间常数的倒数观测值与其定型产品所存挡的相对应观测值进行比较，然后作出判断。五、由于转子导电材料与转子导磁材料的热膨胀系数不同，其相互之间所引起的应力随着转子温度的变化而急剧变化，为此需对转子实时温度作出估计，其估计公式为t＝(1/T2-1/T20)*(T+t0)/(1/T20)+t0(T为常数，如紫铜材料的T＝235)式中1/T20是转子初始温度为t0(通常是室温)下的转子时间常数的倒数观测值，1/T2是转子实时温度为t下的转子时间常数的倒数观测值。六、既可硬件实现又可软件实现。七、负载角正切值观测单元引自发明专利申请号01106851.5″异步电机中含有基变量的参数的观测方法″。
权利要求1.一种异步电机转子时间常数的在线观测器，包括含有负载角正切值观测单元在内的异步电机运转装置，其特征在于设有第一运算单元(01)或第二运算单元(02)，这二者的输入彼此相同，其第一输入为来自负载角正切值观测单元的输出负载角正切观测值(TG)，其第二输入为转差角频率(W2)；第一运算单元(01)的输出为电机转子时间常数(T2)，第二运算单元(02)的输出为电机转子时间常数的倒数(1/T2)。
2.根据权利要求1所述的在线观测器，其特征在于第一运算单元(01)及第二运算单元(02)分别由AD534型除法器构成；脚X2、Y1及Z1均接公共地，+VS及-VS脚分别与正控制电源V+和负控制电源V-相接，且脚Y2与脚OUT相接。
3.根据权利要求1、2所述的在线观测器，其特征在于在第一运算单元(01)中，第一输入负载角正切观测值(TG)接脚Z2，第二输入转差角频率(W2)接脚X1，则输出脚OUT输出电机转子时间常数(T2)。
4.根据权利要求1、2所述的在线观测器，其特征在于在第二运算单元(02)中，第一输入负载角正切观测值(TG)接脚X1，第二输入转差角频率(W2)接脚Z2，则输出脚OUT输出电机转子时间常数的倒数(1/T2)。
专利摘要本实用新型《异步电机转子时间常数的在线观测器》为一种电机参数观测技术，用于异步电机转子时间常数的在线观测。异步电机转子时间常数或其倒数的在线观测由第一运算单元或第二运算单元实现。用于需要观测异步电机转子时间常数的变频调速中；还可用于评估鼠笼电机转子制造质量和运转中转子的实时温度。
文档编号G01R31/34GK2605580SQ02277160
公开日2004年3月3日 申请日期2002年8月27日 优先权日2002年8月27日
发明者卢骥 申请人:卢骥