本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)控制，公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法、記錄媒體和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)由于其動(dòng)態(tài)性能強(qiáng)、轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、伺服系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域。在內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，獲得準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電機(jī)故障判斷以及高性能控制中起著重要的作用。電氣參數(shù)包括交軸電感、直軸電感、定子電阻和永磁體磁鏈，其中交直軸電感會(huì)隨著磁路飽和程度的改變而發(fā)生顯著改變，定子電阻會(huì)受到環(huán)境溫度的影響而發(fā)生變化，因此內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)需要實(shí)時(shí)進(jìn)行。

2、然而，現(xiàn)有的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)在線參數(shù)辨識(shí)方法普遍存在一個(gè)問(wèn)題，即參數(shù)辨識(shí)方程存在缺秩，無(wú)法同時(shí)獲得所有參數(shù)的準(zhǔn)確辨識(shí)結(jié)果。目前所提出的參數(shù)辨識(shí)方法均沒(méi)有完全解決參數(shù)辨識(shí)方程缺秩問(wèn)題，只能對(duì)部分參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)或者僅僅獲得局部收斂的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，并且所得到的參數(shù)辨識(shí)結(jié)果無(wú)法實(shí)時(shí)驗(yàn)證準(zhǔn)確性。因此，在內(nèi)置式永磁同步電機(jī)高性能運(yùn)行的同時(shí)，如何有效應(yīng)對(duì)參數(shù)辨識(shí)方程的缺秩問(wèn)題，以獲得準(zhǔn)確的在線參數(shù)辨識(shí)結(jié)果，同時(shí)實(shí)時(shí)對(duì)參數(shù)辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，包括以下步驟：

2、s1.向電流控制環(huán)中加入高頻電流指令，從轉(zhuǎn)速控制環(huán)獲得的d、q軸基礎(chǔ)電流參考值中分別疊加高頻正弦電流的指令值，得到受激后d、q軸電流的指令值；

3、s2.利用加入高頻電流前已給定的電機(jī)參數(shù)運(yùn)行無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制，建立內(nèi)置式永磁同步電機(jī)在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的簡(jiǎn)化電壓離散方程；采集相關(guān)數(shù)據(jù)代入簡(jiǎn)化電壓離散方程，所述相關(guān)數(shù)據(jù)包括內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的實(shí)時(shí)電流、轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果以及加入高頻指令信號(hào)后的指令電流，獲得本輪指令電壓；

4、s3.提取高頻電流指令相位角的余弦函數(shù)，使兩倍的余弦函數(shù)與本輪指令電壓相乘后再經(jīng)低通濾波器篩選得到調(diào)制后的電壓值，使用調(diào)制后的電壓值求得電感、定子電阻及磁鏈，完成本輪參數(shù)辨識(shí)，并將辨識(shí)后的電機(jī)參數(shù)回輸無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制算法，進(jìn)行下一輪參數(shù)辨識(shí)；

5、s4.根據(jù)實(shí)測(cè)電流的d軸分量和q軸分量的變化對(duì)每次參數(shù)辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，準(zhǔn)確性達(dá)標(biāo)則停止高頻電流指令加入，完成參數(shù)辨識(shí)。

6、優(yōu)選的，加入的高頻電流指令的頻率避免選取電機(jī)工作頻率的6倍以及6的整數(shù)倍頻率。

7、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)的陷波濾波器傳遞函數(shù)修正，所述陷波濾波器傳遞函數(shù)如下：

8、

9、式中，k1和k2為陷波濾波器比例常數(shù)，ωef為測(cè)量得到的電機(jī)轉(zhuǎn)速，ωe為濾波后的電機(jī)轉(zhuǎn)速，s代表拉普拉斯變換中的復(fù)變量，ωhd是注入的d軸高頻電流的頻率，ωhq是注入的q軸高頻電流的頻率。

10、優(yōu)選的，s3步驟中還包括對(duì)因變流器死區(qū)效應(yīng)所造成的參數(shù)辨識(shí)誤差進(jìn)行修正，具體步驟如下：

11、計(jì)算死區(qū)效應(yīng)所造成的高頻電壓誤差：

12、

13、式中rah、rah和rah為死區(qū)效應(yīng)產(chǎn)生的高頻電壓所造成的a、b、c三相電阻誤差，idh為直軸實(shí)際電流直流量，iqh為交軸實(shí)際電流直流量，θr為轉(zhuǎn)子位置角，三相電阻誤差為：δu為相電壓誤差，k為誤差常量；

14、考慮死區(qū)效應(yīng)誤差的定子電阻辨識(shí)誤差為：

15、

16、式中，lpf{}表示經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波后的結(jié)果，低通濾波器選擇二階巴特沃斯低通濾波器；

17、將定子電阻辨識(shí)結(jié)果減去定子電阻辨識(shí)誤差得到修正后的定子電阻辨識(shí)值；

18、計(jì)算考慮死區(qū)效應(yīng)誤差后永磁體磁鏈修正值：

19、

20、式中，為直軸指令電壓直流量，為交軸指令電壓直流量，為直軸電感辨識(shí)結(jié)果，為交軸電感辨識(shí)結(jié)果，idf為直軸實(shí)際電流直流量，iqf為交軸實(shí)際電流直流量，ωe為轉(zhuǎn)子電角速度。

21、本發(fā)明的另一方案在于提供一種非暫態(tài)可讀記錄媒體，用以存儲(chǔ)包含多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，將致使處理電路執(zhí)行上述的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法。

22、本發(fā)明的又一方案在于提供一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)系統(tǒng)，包括處理電路及與其電性耦接的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器配置儲(chǔ)存至少一程序，所述程序包含多個(gè)指令，所述處理電路運(yùn)行所述程序，能執(zhí)行上述一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法。

23、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法、記錄媒體和系統(tǒng)存在以下有益效果：

24、(1)采用預(yù)測(cè)控制與高頻電流注入相結(jié)合的方法，無(wú)需額外設(shè)計(jì)高頻注入模塊，減小了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度和運(yùn)算量，提高了控制效率。

25、(2)解決了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方程缺秩的問(wèn)題，由以往的辨識(shí)結(jié)果局部收斂變?yōu)楸孀R(shí)結(jié)果全局收斂，實(shí)現(xiàn)了辨識(shí)結(jié)果的同時(shí)獲取。

26、(3)相較于現(xiàn)有方法，對(duì)死區(qū)效應(yīng)和轉(zhuǎn)速諧波所造成的辨識(shí)結(jié)果誤差進(jìn)行了額外的計(jì)算和補(bǔ)償，提升了辨識(shí)結(jié)果精度。

27、(4)所提出實(shí)時(shí)辨識(shí)結(jié)果可以直接應(yīng)用于控制算法之中，提升了控制系統(tǒng)的魯棒性，保證了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)在各種環(huán)境下的運(yùn)行穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于，加入的高頻電流指令的頻率避免選取電機(jī)工作頻率的6倍以及6的整數(shù)倍頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量結(jié)果經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)的陷波濾波器傳遞函數(shù)修正，所述陷波濾波器傳遞函數(shù)如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于，s3步驟中還包括對(duì)因變流器死區(qū)效應(yīng)所造成的參數(shù)辨識(shí)誤差進(jìn)行修正，具體步驟如下：

5.一種非暫態(tài)可讀記錄媒體，用以存儲(chǔ)包含多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)程序，其特征在于，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，將致使處理電路執(zhí)行權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法。

6.一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)系統(tǒng)，包括處理電路及與其電性耦接的存儲(chǔ)器，其特征在于，所述存儲(chǔ)器配置儲(chǔ)存至少一程序，所述程序包含多個(gè)指令，所述處理電路運(yùn)行所述程序，能執(zhí)行權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法，通過(guò)在原本電流指令的基礎(chǔ)上加入高頻正弦電流指令信號(hào)，增加額外激勵(lì)信號(hào)，從而通過(guò)增加參數(shù)辨識(shí)方程數(shù)量來(lái)解決辨識(shí)方程缺秩的問(wèn)題。相較于現(xiàn)有方法，減小了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度和運(yùn)算量，提高了控制效率；對(duì)死區(qū)效應(yīng)和轉(zhuǎn)速諧波所造成的辨識(shí)結(jié)果誤差進(jìn)行了額外的計(jì)算和補(bǔ)償，提升了辨識(shí)結(jié)果精度；保證了內(nèi)置式永磁同步電機(jī)在各種環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，適合用于工況經(jīng)常波動(dòng)的永磁同步電機(jī)控制。本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)有該方法程序的非暫態(tài)可讀記錄媒體及包含該媒體的系統(tǒng)，通過(guò)處理電路可以調(diào)用程序，執(zhí)行上述方法。

技術(shù)研發(fā)人員：汪逸哲,李進(jìn),張航,吳思維,楊剛,許雅琴,駢齊翔,鄧曉琴,汪立,張海濤,譚業(yè)貴,王峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三峽智能工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19