电机参数检测与辨识
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摘要
本文主要研究了考虑起动过程中集肤效应后的电机参数辨识问题。电机参数辨识在电机控制中具有极其重要的意义。经过分析几种常用的电机参数辨识方法，如频响法，最小二乘法和卡尔曼滤波法等之后发现在本课题的前提条件——空载全电压起动下无法进行辨识，因此借助于电机的T型等效电路模型。并且在T型等效电路模型上进行修正以计及起动过程中的集肤效应。
论文首先介绍了课题的背景，着重介绍了如何对电机的T型等效电路模型进行修正。然后介绍系统的软硬件设计，同时，对于系统中所采用的抗干扰方法做了说明。
在本项目中，由于试验条件所限，还是在一定程度内进行了近似计算，因此，在第五章的总结与展望中，作者提出本课题的两个发展方向，一个是向更精确的方向发展，一个是在参数辨识的基础上，进行电机其他特性的计算与检验。
This paper mainly investigated the motor's parameter identification considering the skin effect in a starting period. The motor's parameter identification plays an important role in motor control. It is both a theoretic and a practical project. After analyzing several identification methods, the writer put forward a method based on T-model equivalent circuit. To consider the skin effect, the writer modified the T-model equivalent circuit, adding the skin effect coefficients.
This paper first introduced the background of this project, then emphasized on how to modify the T-model equivalent circuit. This paper also discussed the hardware and software design. In the end, the paper dealt with anti-jamming techniques.
Because this is an identification in a no-load full voltage starting mode, so there are some estimations which can bring some errors. So the following work should emphasis on how to get more exact parameters. And we can also expand this project not only identify the motor's parameters but also its other characteristic.
论文首先介绍了课题的背景，着重介绍了如何对电机的T型等效电路模型进行修正。然后介绍系统的软硬件设计，同时，对于系统中所采用的抗干扰方法做了说明。
在本项目中，由于试验条件所限，还是在一定程度内进行了近似计算，因此，在第五章的总结与展望中，作者提出本课题的两个发展方向，一个是向更精确的方向发展，一个是在参数辨识的基础上，进行电机其他特性的计算与检验。
This paper mainly investigated the motor's parameter identification considering the skin effect in a starting period. The motor's parameter identification plays an important role in motor control. It is both a theoretic and a practical project. After analyzing several identification methods, the writer put forward a method based on T-model equivalent circuit. To consider the skin effect, the writer modified the T-model equivalent circuit, adding the skin effect coefficients.
This paper first introduced the background of this project, then emphasized on how to modify the T-model equivalent circuit. This paper also discussed the hardware and software design. In the end, the paper dealt with anti-jamming techniques.
Because this is an identification in a no-load full voltage starting mode, so there are some estimations which can bring some errors. So the following work should emphasis on how to get more exact parameters. And we can also expand this project not only identify the motor's parameters but also its other characteristic.
引文
[1] 魏英静，微机在电机测试中的作用，石家庄铁道学院学报：第八卷，第四期
[2] 王长江，李崇坚，李发海，感应电机状态观测器的设计，清华大学学报第37卷第四期
[3] 孙泽昌等，一种采用参数调整学习的感应电机转子参数辨识方法，电气自动化，1998年第一期
[4] 余功军，钟彦儒，杨耕，无速度传感器矢量控制系统中的电机参数辨识，电气传动，1999年第一期
[5] 邓隐北译，确定异步电机参数的新方法，中小型电机，2000，27
[6] 李延智，王恒，交流变频调速电机参数试验及分析，大电机技术，2001年第一期
[7] 郑婵珺，张敬华，杜世俊，无速度传感器矢量控制系统电机参数离线自检测，微特电机，2001年第一期
[8] 高梅娟，基于虚拟仪器的变频调速电机电参数的测试，传感器技术，2002第21卷第二期
[9] 刘和平等，TMS320LF240x DSP结构、原理及应用，北京航空航天大学出版社
[10] 冯光，黄立培，朱东起，异步电动机转子参数的自校正辨识方法的研究，清华大学学报(自然科学版)2001年，第41卷第9期
[11] 殷熊等，一种新型的感应电机速度辨识策略，基础自动化，2001年12月
[12] 李娟，一种廉价的基于霍尔元件的电机转速测量装置的实现，仪表技术与传感器，2002年
[13] 程善美等，基于TMS320F240的单电流传感器的三相电流测量，仪表技术与传感器，2002年
[14] 吴峻等，感应电机的参数辨识，微特电机，2001年第六期
[15] 冯浩等，感应电动机等效电路参数高精度计算方法探讨，电机技术，2001年3月
[16] 蔡方耀，电动机应用计算指南，中国计划出版社
[17] 申忠如，郭福田，丁晖编著，电气测量技术，科学出版社 2003年1月
[18] 黄进编著，电力电子装置的计算机辅助分析，浙江大学出版社，1994年8月
[19] 卢文科编著，实用电子测量技术及其电路精解，国防工业出版社，2000年6月
[20] 刘明俊，杨壮志，张拥军，郭鸿武编著，国防科技大学出版社，1999年6月
[21] 赵新民，王祈编著，智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社，1999年7月
[22] 吴新振等，异步电机双笼转子导条集肤效应的计算，中国电机工程学报，2003年3月
[23] 吴新振，异步电机笼型转子槽漏抗的计算，青岛大学学报，1998年6月
[24] 陈德传，何旭亮，异步电动机T型等值电路参数估算的新方法探讨，2003年1月
[25] 张微，王长江，一种新型感应电机的参数自测定方法，大电机技术，2003年1月
[26] 白蓉，周巧娣，刘敬彪，实时测量三相电机电参数的研究与实现，油气田地面工程，21卷第五期
[27] (美)Rafael Escarela-Perez等，通过频率响应有限元模拟和基因算法识别同步电机的参数，国外大电机，2002年第三期
[28] 能昌信，刘琳，王彦文，三相异步电动机特性曲线及其电磁参数测试方法的研究，煤矿机电，2003年第一期
[29] 吴新振等，计及频率影响时单相异步电机转子参数的数值计算，电工技术学报，1999年12月
[30] 李剑飞，尹泉，万淑芸，基于扩展卡尔曼滤波器的异步电机转速辨识，电工技术学报，2002年10月
[31] 黄振坤译，感应电动机转子电阻无传感器估测使用扩展卡尔曼滤波器实现的断条检测，译自IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION，VOL．15，NO．1，MARCH 2000
[32] 杨芳，徐鑫，沈稼丰，复合笼条转子异步电动机的参数辨识，防爆电机，2003年3月
[33] 马跃东，王颖，电机参数估计的卡尔曼滤波法及其应用，起重冶金电机，1997年第二期
[34] 陈伦，采用导体细分法分析大型电机线棒的集肤效应，大电机技术，1996年5月
[35] H. Chai, P. P. Acarnley, Induction motor parameter estimation algorithm using spectral analysis, IEE PROCEEDINGS_B, Vol. 139, may 1992
[36] Felipe Corcoles, Analysis of the Induction Machine Parameter Identification, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 17, NO. 2, JUNE 2002
[37] K. S. Huang, Q. H. Wu, D. R. Turner, Effective Identification of Induction Motor Parameters Based on Fewer Measurements, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 17, NO.1, MARCH 2002
[38] F. Alonge Parameter identification of induction motor model using genetic algorithms, IEE Proc-control theory Appl. Vol. 145, No. 6, November 1998
[39] Evandro B. Couto, Manoel L. de Aguiar, Parameter Identification of Induction Motors Using DC Step Excitation at Standstill, IEEE, 1998
[40] Rodica CRACIUN, METHOD AND TESTING EQUIPMENT FOR PARAMETER IDENTIFICATION OF INDUCTION MOTORS, Optimization of Electrical and Electronic Equipment-Brasov, 1998
[41] R. Bourne No load method of estimating stray load loss in small cage induction motors, IEE PROCEEDINGS, Vol. 136, MARCH 1989
[42] Joachim Holtz, Juntao Quan, Sensorless Vector Control of Induction Motors at Very Low Speed Using a Nonlinear Inverter Model and Parameter Identification, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATION, VOL. 38, NO. 4, JULY 2002
[43] Dr.W. Hubbi, Dr. O. Goldberg, A NEW METHOD FOR QUALITY MONITORING OF INDUCTION MOTORS, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 8, No. 4, December 1993
[44] Joachim Holtz, Thomas Thimm, Identification of the Machine Parameters in a Vector Controlled Induction Motor Drive, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 27, NO. 6, NOVEMVER/DECEMBER 1991
[45] Hamid A. Tollyat, All A. GH. Hosseiny, Paramter Estimation Algorithm
Using Spectral Analysis for Vector Controlled Induction Motor Drives, 1997IEEE
[46] NAMHO HUR, KICHUI HONG, DWANGHEE NAM, A Real-Time parameter Identification Scheme for the sensorless control of Induction Motors Using a Reduced Order Model, 1996IEEE
[47] Hangwen Pan, jinshen JIang and Joachim Holtz, Decoupling Control and Parameter Identification of Field-Oriented Induction Motor with Saturation, IEEE International Conference on Industrial Technology, 1996
[48] Mineo TSUJI, Stability Improvement of Speed Sensorless Induction Motor Vector Control System Using q-Axis Flux with Stator Resistance Identification, 1998IEEE
[49] Shiu-Yung Lin, Sensorless Control of Induction Motors with On-Line Rotor Time Constant Adaptation, 1998IEEE
[50] Shyh-Shing Perng, Sensorless Vector controller for Induction Motor Drives with Parameter Identification, 1998 IEEE
[51] Ciro Attaianese, Inductioin Motor Drive Parameters Identification, IEEE TANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 13, NO. 6, NOWEMBER 1998
[52] Jul-Ki Seok, Seung-Ki Sul, Induction Motor Parameter Tuning for High Performance Drives, 1998IEEE
[2] 王长江，李崇坚，李发海，感应电机状态观测器的设计，清华大学学报第37卷第四期
[3] 孙泽昌等，一种采用参数调整学习的感应电机转子参数辨识方法，电气自动化，1998年第一期
[4] 余功军，钟彦儒，杨耕，无速度传感器矢量控制系统中的电机参数辨识，电气传动，1999年第一期
[5] 邓隐北译，确定异步电机参数的新方法，中小型电机，2000，27
[6] 李延智，王恒，交流变频调速电机参数试验及分析，大电机技术，2001年第一期
[7] 郑婵珺，张敬华，杜世俊，无速度传感器矢量控制系统电机参数离线自检测，微特电机，2001年第一期
[8] 高梅娟，基于虚拟仪器的变频调速电机电参数的测试，传感器技术，2002第21卷第二期
[9] 刘和平等，TMS320LF240x DSP结构、原理及应用，北京航空航天大学出版社
[10] 冯光，黄立培，朱东起，异步电动机转子参数的自校正辨识方法的研究，清华大学学报(自然科学版)2001年，第41卷第9期
[11] 殷熊等，一种新型的感应电机速度辨识策略，基础自动化，2001年12月
[12] 李娟，一种廉价的基于霍尔元件的电机转速测量装置的实现，仪表技术与传感器，2002年
[13] 程善美等，基于TMS320F240的单电流传感器的三相电流测量，仪表技术与传感器，2002年
[14] 吴峻等，感应电机的参数辨识，微特电机，2001年第六期
[15] 冯浩等，感应电动机等效电路参数高精度计算方法探讨，电机技术，2001年3月
[16] 蔡方耀，电动机应用计算指南，中国计划出版社
[17] 申忠如，郭福田，丁晖编著，电气测量技术，科学出版社 2003年1月
[18] 黄进编著，电力电子装置的计算机辅助分析，浙江大学出版社，1994年8月
[19] 卢文科编著，实用电子测量技术及其电路精解，国防工业出版社，2000年6月
[20] 刘明俊，杨壮志，张拥军，郭鸿武编著，国防科技大学出版社，1999年6月
[21] 赵新民，王祈编著，智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社，1999年7月
[22] 吴新振等，异步电机双笼转子导条集肤效应的计算，中国电机工程学报，2003年3月
[23] 吴新振，异步电机笼型转子槽漏抗的计算，青岛大学学报，1998年6月
[24] 陈德传，何旭亮，异步电动机T型等值电路参数估算的新方法探讨，2003年1月
[25] 张微，王长江，一种新型感应电机的参数自测定方法，大电机技术，2003年1月
[26] 白蓉，周巧娣，刘敬彪，实时测量三相电机电参数的研究与实现，油气田地面工程，21卷第五期
[27] (美)Rafael Escarela-Perez等，通过频率响应有限元模拟和基因算法识别同步电机的参数，国外大电机，2002年第三期
[28] 能昌信，刘琳，王彦文，三相异步电动机特性曲线及其电磁参数测试方法的研究，煤矿机电，2003年第一期
[29] 吴新振等，计及频率影响时单相异步电机转子参数的数值计算，电工技术学报，1999年12月
[30] 李剑飞，尹泉，万淑芸，基于扩展卡尔曼滤波器的异步电机转速辨识，电工技术学报，2002年10月
[31] 黄振坤译，感应电动机转子电阻无传感器估测使用扩展卡尔曼滤波器实现的断条检测，译自IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION，VOL．15，NO．1，MARCH 2000
[32] 杨芳，徐鑫，沈稼丰，复合笼条转子异步电动机的参数辨识，防爆电机，2003年3月
[33] 马跃东，王颖，电机参数估计的卡尔曼滤波法及其应用，起重冶金电机，1997年第二期
[34] 陈伦，采用导体细分法分析大型电机线棒的集肤效应，大电机技术，1996年5月
[35] H. Chai, P. P. Acarnley, Induction motor parameter estimation algorithm using spectral analysis, IEE PROCEEDINGS_B, Vol. 139, may 1992
[36] Felipe Corcoles, Analysis of the Induction Machine Parameter Identification, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 17, NO. 2, JUNE 2002
[37] K. S. Huang, Q. H. Wu, D. R. Turner, Effective Identification of Induction Motor Parameters Based on Fewer Measurements, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 17, NO.1, MARCH 2002
[38] F. Alonge Parameter identification of induction motor model using genetic algorithms, IEE Proc-control theory Appl. Vol. 145, No. 6, November 1998
[39] Evandro B. Couto, Manoel L. de Aguiar, Parameter Identification of Induction Motors Using DC Step Excitation at Standstill, IEEE, 1998
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[41] R. Bourne No load method of estimating stray load loss in small cage induction motors, IEE PROCEEDINGS, Vol. 136, MARCH 1989
[42] Joachim Holtz, Juntao Quan, Sensorless Vector Control of Induction Motors at Very Low Speed Using a Nonlinear Inverter Model and Parameter Identification, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATION, VOL. 38, NO. 4, JULY 2002
[43] Dr.W. Hubbi, Dr. O. Goldberg, A NEW METHOD FOR QUALITY MONITORING OF INDUCTION MOTORS, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 8, No. 4, December 1993
[44] Joachim Holtz, Thomas Thimm, Identification of the Machine Parameters in a Vector Controlled Induction Motor Drive, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 27, NO. 6, NOVEMVER/DECEMBER 1991
[45] Hamid A. Tollyat, All A. GH. Hosseiny, Paramter Estimation Algorithm
Using Spectral Analysis for Vector Controlled Induction Motor Drives, 1997IEEE
[46] NAMHO HUR, KICHUI HONG, DWANGHEE NAM, A Real-Time parameter Identification Scheme for the sensorless control of Induction Motors Using a Reduced Order Model, 1996IEEE
[47] Hangwen Pan, jinshen JIang and Joachim Holtz, Decoupling Control and Parameter Identification of Field-Oriented Induction Motor with Saturation, IEEE International Conference on Industrial Technology, 1996
[48] Mineo TSUJI, Stability Improvement of Speed Sensorless Induction Motor Vector Control System Using q-Axis Flux with Stator Resistance Identification, 1998IEEE
[49] Shiu-Yung Lin, Sensorless Control of Induction Motors with On-Line Rotor Time Constant Adaptation, 1998IEEE
[50] Shyh-Shing Perng, Sensorless Vector controller for Induction Motor Drives with Parameter Identification, 1998 IEEE
[51] Ciro Attaianese, Inductioin Motor Drive Parameters Identification, IEEE TANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 13, NO. 6, NOWEMBER 1998
[52] Jul-Ki Seok, Seung-Ki Sul, Induction Motor Parameter Tuning for High Performance Drives, 1998IEEE