本發(fā)明涉及永磁同步電機的磁鏈辨識，特別是涉及一種永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展與進步，在永磁同步電機領(lǐng)域中電機的磁鏈常數(shù)是一個非常關(guān)鍵的物理參數(shù)，電機的磁鏈常數(shù)關(guān)系到永磁同步電機能否實現(xiàn)高性能精確控制以及無位置傳感器控制。電機的磁鏈常數(shù)與電機自身的磁路結(jié)構(gòu)，定子繞線方式，永磁體的磁場強度以及外部使用環(huán)境等多種因素有關(guān)，一般存在理論計算難度大或理論值與實際值偏差過大等問題。

2、事實上，哪怕對于同一批次出廠的電機，也會因為裝配誤差以及原材料自身差異等因素導致每個電機的磁鏈常數(shù)存在差異。因此在實際使用過程中有必要通過其他手段來準確辨識出電機的磁鏈常數(shù)。行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的磁鏈常數(shù)辨識方法如下：

3、依據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程：

4、

5、電機空載下使用強拖i-f的方式運行，通過給d軸電流一個固定幅值的q軸電流給零，將電機拖動到一個恒定轉(zhuǎn)速。在穩(wěn)態(tài)工況下，轉(zhuǎn)子位置基本和d軸對齊，那么電壓方程(1)可以簡化為

6、為了規(guī)避式中l(wèi)d對計算結(jié)果的影響，在同一轉(zhuǎn)速下，分別給定兩個不同幅值的d軸電流：和代入方程(2)可得到：

7、

8、簡化方程(3)消去ld得到：

9、

10、由上述原理可知，傳統(tǒng)的磁鏈辨識方法只需要對被辨識電機輸入兩個已知且恒定的激勵信號：和將電轉(zhuǎn)速拖到ω，然后通過分別測量對應的輸出信號：和代入(4)式即可計算出磁鏈ψr。

11、傳統(tǒng)的磁鏈辨識方法具有操作簡單，計算量小的優(yōu)點，但由于整個辨識過程僅僅依賴于兩組固定的輸入和輸出信號，也具有數(shù)據(jù)樣本過少，無法覆蓋一定工況范圍的缺點。加之實際工程應用中往往對uq和id的測量存在測量噪聲與測量誤差，因此通過(4)式計算的磁鏈就會有一定的偏差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對如何提高電機磁鏈常數(shù)的辨識精度和準確度的技術(shù)問題，提供一種永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法。

2、一種永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，該永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法包括如下步驟：

3、向永磁同步電機的d軸給定一個最小電流id_min，保持永磁同步電機的q軸電流為零，并使永磁同步電機的電轉(zhuǎn)速ω初值也為零；

4、用給定的電流id_min拖動永磁同步電機同步旋轉(zhuǎn)，使電轉(zhuǎn)速ω從零逐漸遞增；

5、當電轉(zhuǎn)速ω達到預定值時，將向永磁同步電機的d軸輸入一個變化在id_min和id_max間的呈三角波的時變電流id(t)；

6、測量永磁同步電機的q軸的輸出時變電壓uq(t)以及對應的永磁同步電機的d軸的時變電流id(t)；

7、根據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程，將時變電壓uq(t)以及對應的時變電流id(t)迭代入預設的系統(tǒng)模型中，計算得到磁鏈ψr。

8、在其中一個實施例中，上述永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程為：

9、

10、在其中一個實施例中，上述預設的系統(tǒng)模型為：y(t)＝kx(t)+b。

11、在其中一個實施例中，所述根據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程，將時變電壓uq(t)以及對應的時變電流id(t)迭代入預設的系統(tǒng)模型中，計算得到磁鏈ψr的步驟包括：

12、依據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程：

13、得到電壓簡化方程：

14、

15、將給定的id電流賦值為時變電流id(t)，則輸出的uq也為時變電壓uq(t)；

16、根據(jù)時變電流id(t)以及時變電壓uq(t)，將上述的(2)式寫成：uq(t)＝ωldid(t)+ωψr(5)；

17、利用系統(tǒng)模型：y(t)＝kx(t)+b，對上述的(5)式進行替代；

18、根據(jù)遞推最小二乘法迭代估計出上述系統(tǒng)模型的k值和b值，由于ω已知，得到b值即可求出磁鏈ψr。

19、在其中一個實施例中，上述系統(tǒng)模型以及其k值和b值，滿足

20、在其中一個實施例中，根據(jù)b值以及已知的ω，得到ψr＝b/ω(6)。

21、在其中一個實施例中，在所述根據(jù)遞推最小二乘法迭代估計出上述系統(tǒng)模型的k值和b值，由于ω已知，得到b值即可求出磁鏈ψr的步驟之后，還包括以下步驟：

22、將多組的時變電流以及時變電壓(id，uq)值進行多次遞推最小二乘法迭代，能夠估計出最符合原系統(tǒng)模型的b值；

23、根據(jù)所述最符合原系統(tǒng)模型的b值，得到誤差范圍最小的磁鏈ψr。

24、在其中一個實施例中，所述時變電流id(t)的值大于id_min且小于id_max。

25、在其中一個實施例中，所述時變電流id(t)的值隨著時間的推移為一個疊加正固定垂直偏移的三角波。

26、上述永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，向永磁同步電機的d軸給定一個最小電流id_min，保持永磁同步電機的q軸電流為零，并使永磁同步電機的電轉(zhuǎn)速ω初值也為零；用給定的電流id_min拖動永磁同步電機同步旋轉(zhuǎn)，使電轉(zhuǎn)速ω從零逐漸遞增；將電機拖動到一個恒定轉(zhuǎn)速，這樣，在穩(wěn)態(tài)工況下，電機的轉(zhuǎn)子位置基本和d軸對齊；然后，判斷電轉(zhuǎn)速ω是否達到預定值，當電轉(zhuǎn)速ω達到預定值時，將向永磁同步電機的d軸輸入一個變化在id_min和id_max間的呈三角波的時變電流id(t)，目的是維持電機在整個辨識過程中能夠穩(wěn)定的以ω為電速度運行；最后，根據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程，將時變電壓uq(t)以及對應的時變電流id(t)迭代入預設的系統(tǒng)模型中，計算得到磁鏈ψr。如此，上述永磁同步電機的在線磁鏈辨識能夠極大提高電機磁鏈常數(shù)的辨識精度和準確度，同時算法也易于集成到電機控制器上實現(xiàn)在線辨識。

技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，上述永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，上述預設的系統(tǒng)模型為：y(t)＝kx(t)+b。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，所述根據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程，將時變電壓uq(t)以及對應的時變電流id(t)迭代入預設的系統(tǒng)模型中，計算得到磁鏈ψr的步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，上述系統(tǒng)模型以及其k值和b值，滿足

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，根據(jù)b值以及已知的ω，得到ψr＝b/ω??(6)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，在所述根據(jù)遞推最小二乘法迭代估計出上述系統(tǒng)模型的k值和b值，由于ω已知，得到b值即可求出磁鏈ψr的步驟之后，還包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，所述時變電流id(t)的值大于id_min且小于id_max。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，其特征在于，所述時變電流id(t)的值隨著時間的推移為一個疊加正固定垂直偏移的三角波。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機的在線磁鏈辨識方法，該方法包括：向永磁同步電機的d軸給定一個最小電流id_min，保持永磁同步電機的q軸電流為零，并使永磁同步電機的電轉(zhuǎn)速ω初值也為零；使電轉(zhuǎn)速ω從零逐漸遞增，在穩(wěn)態(tài)工況下，電機的轉(zhuǎn)子位置基本和d軸對齊；當電轉(zhuǎn)速ω達到預定值時，將向永磁同步電機的d軸輸入一個變化在id_min和id_max間的呈三角波的時變電流id(t)，以維持電機在整個辨識過程中能夠穩(wěn)定的以ω為電速度運行；根據(jù)永磁同步電機旋轉(zhuǎn)坐標系下的電壓方程，將時變電壓Uq(t)以及對應的時變電流id(t)迭代入預設的系統(tǒng)模型中，計算得到磁鏈ψr。如此，上述永磁同步電機的在線磁鏈辨識能夠極大提高電機磁鏈常數(shù)的辨識精度和準確度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳定罡,聶金安,林國環(huán)
受保護的技術(shù)使用者：華翼動力科技（東莞）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4