[发明专利]一种永磁同步电机参数辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及一种基于级联模型参考自适应（CMRAS）的永磁同步电机参数辨识方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)是一个多变量、强耦合、非线性、变参数的复杂对象，具有高精度、高动态性能、高可靠性、小体积等优势，在高精度和高可靠性要求场合获得广泛应用。近年来在永磁同步电机矢量控制系统中，为了克服使用机械传感器带来的高成本、安装维护困难、抗干扰能力下降、可靠性降低等缺陷，通过各种不同的估计方法而得到速度和位置信息的无速度传感器技术，已成为电机控制领域中的研究热点之一。在众多无速度传感器电机控制方法中，模型参考自适应（Model Reference Adapt System，MRAS）因其具有算法不太复杂、抗干扰性能好、保证参数估计的渐进收敛性、稳态精度较高等优点而受到人们重视，已经被提出并应用于永磁同步电机无速度传感器矢量控制中。其基本思想是将不含未知参数的方程作为参考模型，含有待估计参数的方程作为可调模型，输入信号同时作用于参考模型和可调模型，自适应机构根据两模型构成的广义误差调整控制器参数使广义误差趋于零以达到可调模型跟踪参考模型的目的。传统MRAS需要准确估计位置偏差，虽然数学模型是精确的，但是估计精度受到电机参数变化的影响，无法摆脱对电机参数的依赖性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁同步电机参数辨识方法，能够同时进行转子速度、定子电阻与转子磁链的辨识，有效削弱电机参数变化对系统的影响,提高系统的低速控制性能。

本发明的技术方案是，一种永磁同步电机参数辨识方法，将传统的模型参考自适应结构进行改进，即在保留原有MRAS1模块的基础上，新建立MRAS2模块，构建级联模型参考自适应(CMRAS)模块；其中MRAS1实现转子速度的辨识，MRAS2实现定子电阻与转子磁链的辨识。

本发明的特点还在于：

MRAS1模块将永磁同步电机本身作为参考模型，将含有永磁同步电机转子速度的电流模型作为可调模型，把辨识的转子速度反馈给电流模型，输出的转子速度辨识值经PI调节后反馈至电流模型实现闭环控制。根据自适应输入误差不断调整直到误差为零，转子速度辨识值也就达到了真实值ω_r；在获得稳定的转子速度辨识值后，将其送入MRAS2模块，MRAS2模块选取PMSM本身作为参考模型，可调模型的参数以电机输出为参考，电机的状态方程采用基于dq轴的状态方程，采用与MRAS1相同的Popov超稳定性定理推导，可得定子电阻与转子磁链的辨识算法。

CMRAS的输入为电机测量量：i_d，i_q，u_d，u_q。其中，i_d与i_q通过以下方式获得：将永磁同步电机模块的定子绕组电流i_a、i_b、i_c，输入到控制电路中的3/2坐标变换模块，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β，再输入到2/2坐标变换模块，得到两相旋转坐标系下的电流分量i_d、i_q；u_d与u_q通过以下方式获得：参考转子速度w_r*和反馈转子速度w_r的差值通过PI控制器得到参考电流i_q*，i_q*和反馈电流i_q的差值经PI控制器获得参考电压u_q，参考电流i_d*和反馈电流i_d的差值通过PI控制器得到参考电压u_d。CMRAS的输出为转子速度、定子电阻与转子磁链，其中对转子速度进行积分运算可得转子的位置信息；

根据Popov超稳定性定理，永磁同步电机转子速度、定子电阻与转子磁链的辨识算法可表示为：