[发明专利]一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法

说明书

为实现永磁同步电机的定子电阻、电感和转子磁链等参数的在线辨识，本发明公开了一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法，通过d轴电流注入法使参数辨识方程组满秩，通过有限时间参数辨识算法实现永磁同步电机的多参数在线辨识；本发明所设计永磁同步电机在线参数辨识方法既可用于内嵌式永磁同步电机，又可用于表贴式永磁同步电机；本发明可在有限时间内实现永磁同步电机的在线参数辨识，且辨识时间与采样频率无关，因此可在较低采样频率下以较少的迭代运算量达到和较高采样频率和较多迭代运算量时同样的辨识效果。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)因为具有体积小、结构简单、效率高、高功率/转矩密度等特点而得到了越来越广泛的应用。而由于在永磁同步电机的控制系统中，控制器的参数往往需要电机参数来辅助设计(如无速度传感器控制、矢量控制最优控制器参数设计等)，故控制性能的好坏在一定程度上取决于电机参数的准确程度。但是永磁同步电机的定子电阻、定子电感、转子磁链幅值等参数会随着温度、负载和磁饱和程度的变化而产生变化，如果在不同运行状态下均按照电机标称参数设计控制器，则很难保证电机的控制性能。因此，为在电机正常运行过程中根据电机参数的变化在线调整控制器参数、优化电机控制性能，电机的在线参数辨识方法得到了大量研究。

发明内容

为在线辨识永磁同步电机的定子电阻、电感和转子磁链等参数，本发明的目的在于提出一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法，通过d轴电流注入法使参数辨识方程组满秩，通过有限时间参数辨识算法实现永磁同步电机的多参数在线辨识；具体方法包括如下步骤：

步骤一：令永磁同步电机工作在i_d＝0的矢量控制条件下

永磁同步电机在d‐q轴坐标系下的电压方程为：

式中u_d、u_q分别为定子电压的d、q轴分量；i_d、i_q分别为定子电流的d、q轴分量；R为定子电阻；L_d、L_q分别为d、q轴定子电感；ω_e为电角速度；ψ_f为转子磁链幅值；

采用矢量控制方法能够实现励磁和转矩的解耦控制，使永磁同步电机具有类似直流电机的控制性能；采用i_d＝0的控制策略，对表贴式永磁同步电机而言，能够实现最大转矩电流比控制，减小电机损耗；对内嵌式永磁同步电机而言，虽然不能有效利用其磁阻转矩，却有利于通过d轴电流注入法实现参数辨识；

步骤二：通过d轴电流注入法增加电压方程阶数

由式(1)可知，永磁同步电机电压方程有两个，而待辨识的参数有四个，方程组不满秩，无法直接辨识出所有参数；故采用d轴电流注入法(正弦电流或阶跃电流)来增加方程的阶数，以避免待辨识参数收敛到局部最优解；采用d轴电流注入法后永磁同步电机在采样时刻k₁和k₂的电压方程表示为

式中，当采用正弦电流注入法时k₁和k₂分别表示在d轴注入正弦电流后的不同时刻；当采用阶跃电流注入法时k₁和k₂分别表示注入前的某一时刻和注入后的某一时刻；

若电机为表贴式永磁同步电机，则定子电感满足L_d＝L_q＝L_s，待辨识的参数变为三个，方程(2)则变为