西门子参数辨识方法(时域法)

时域法（暂态分析 transient ），频域法（稳态分析 steady-state ） 西门子参数辨识方法： 由西门子参数辨识的电流、电压波形大致可知，其采用的是基于时域（暂态）的辨识方法，即在定子测任意两相之间施加阶跃电压信号或阶跃电流信号，结合电机在不同激励信号作用下的等效电路模型，通过稳态响应和暂态响应辨识参数。 西门子通过以下四个步骤辨识出电机参数:

Step1：s R （定子电阻）辨识

在电机AB 相之间施加阶跃电压信号，由电流稳态响应计算s R 。西门子采用两次发波相减的方法消除死区、开关管压降等影响。计算公式如下：

12

122()

s U U R I I -=

-

式中，12,U U ——AB 相之间的电压值；12,I I ——阶跃电压信号对应的稳态定子电流。

Step2：L σ（漏感）辨识：

U U -I

L 图1电压激励信号和电流响应波形 图2该激励信号下异步电机单相等效电路

在电机AB 相之间施加阶跃电压激励，通过电流上升时间计算s L σ。如图1所示，1t 时刻直流侧电压dc U 加到定子测AB 两相之间，当定子电流达到限幅值时，将-dc U 加到AB 两相之间，待电流下降到0时封锁脉冲。该激励下的异步电机单相等效电路相当于三个电感串并联，等效电感为s L σ，该电感的计算公式如下：

2dc s U t

L I

σ∆=

∆ 式中，dc U ——直流侧电压；t ∆——电流上升时间；I ∆——t ∆时间内电流变化值。

/2s L L σσ≈

Step3：r R （转子电阻）辨识

U U -

I I - L R 图3电压激励信号和电流响应波形 图4 该激励下异步电机单相等效电路

如图3所示，在t2~t3（或t4之后）定子电流通过二极管和开关管续流，此时电机的等效电路如图4所示，

电流的衰减时间常数为：

s r s

s r s r

L L L T R R R R σσσσ+=

≈

++ 式中，s R 和s L σ已分别在Step1和Step2中辨识出来，进而可得到转子电阻r R 。

Step4：m L （互感）辨识

(u t s

i

L R

图5 电流激励信号和电压响应信号 图6 该激励下的异步电机单相等效电路 如图5所示，AB 相注入直流电流，在定子电流稳定后突然封锁所有IGBT ，定子电流s i 很快下降到0

，励磁电流通过转子支路续流，并在定子测感应出电压()u t ，该电压衰减的时间常数为转子时间常数：

r

r r

L T R =

式中，r R （转子电阻）已在Step3中辨识出来，可计算出r L ，则m L （互感）：

m L L =

仿真波形和西门子波形对比：

1)

L

σ

（漏感）辨识:

2）r R （转子电阻）辨识：

参考文献：

[1] 马小亮. 矢量控制系统中异步电动机参数的估算和测量[J]. 电气传动.2010 [2] 刘军峰. 定子磁场定向无速度传感器系统的研究与开发[D]. 华中科技大学.2005 [3] 王明渝. 感应电动机矢量控制参数离线辨识技术[J]. 电工技术学报.2006

[4] 小林贵彦. 感应电机离线参数辨识方法[J]. 电力电子.2009

Kerkman, R., Thunes, J.D., Rowan, T.M., and Schlegel, D.W.: ‘A

frequency-based determination of transient inductance and rotor

resistance for field commissioning purposes’, IEEE Trans. Ind.

Appl., 1996, 32, (3), pp. 577–584

（暂态电感：比较了时域和频域的辨识结果，结论是频域更准确）