观测电机转速转矩

1、内容简介

观测电机转速转矩
355-可以交流

2、内容说明

随着我国工业化进程的加快，能源浪费问题日益严重，其中中小型三相交流异步电

机是应用最广泛的高耗能机电产品，由于使用年限久、制造工艺粗糙等原因，此类电机

运行效率普遍偏低，所以研究电机评价技术尤为重要。目前电机效率的评估主要依赖于

实验室检测，过程复杂而且成本高，无法适用到所有电机中。针对目前检测方法的缺陷，

本文提出了一种基于现场的便携式电机能效检测方法，该方法以电磁力和电磁感应原理

为理论基础，利用电磁力产生过程中对电压和电流的影响，采用无传感器转速、转矩在

线辨识技术对电机输出功率的计算进行研究，主要包括以下几个方面。

首先，简要介绍了三相交流异步电机的结构及工作原理，详细阐述了在电磁感应现

象的作用下，定子电流中与转速相关的转子频率成分的产生机理，并从电机微观机理层

面解释了电磁力和气隙转矩的产生，通过机端电气量推导出气隙转矩的计算公式，从而

确定了本文的理论依据。

其次，本文提出了基于无传感器的转速、转矩在线辨识算法，采用两种转子频率计

算方法，首先对定子电流解调，其次运用快速傅里叶变换分析技术算出其频谱，最后从

中提取转子频率，从而得到电机转速，为了提高转子频率的辨识精度，分别运用 Zoom

FFT 频谱细化技术和基于比值法的频谱校正技术对定子电流的频谱进行优化以提高频

谱分辨率。另外，考虑到定子磁链的计算在气隙转矩分析中的重要地位，本文提出了两

种不同类型计算方法：新型辛普森积分法和基于低通滤波法的定子磁链观测器法，新型

辛普森积分法采用精度较高的复化辛普森积分模型，相比传统的梯形法，解决了积分初

值和零漂问题，定子磁链辨识精度显著提高；虽然新型积分法逐渐克服积分初值无法确

定的缺陷，但有时仍无法满足特定的精度要求，而采用低通滤波法的计算方法不存在上

述问题，从而辨识精度最高。

最后，采用 Matlab/Simulink 建立了系统的仿真模型，将各个环节的计算程序分别集

成为可以直接调用的模块，验证了本文研究的无传感器转速、转矩在线辨识技术的有效

性，通过将两种定子磁链算法仿真并对比，本文最后选择辨识精度更高的低通滤波法，

并选择了基于定子电流平方法的电机转速辨识算法。最后，搭建实验平台对本文提出的

算法展开实验验证，综合仿真结果及实验结果，检验了本算法的精度。

3、仿真分析

4、参考论文

基于电磁力机理的电机能效现场检测方法研究