[发明专利]一种永磁同步电机多参数在线辨识方法

说明书

一种永磁同步电机多参数在线辨识方法，包括以下步骤：步骤1，建立高频电压信号下永磁同步电机数学模型；步骤2，计算旋转高频电压信号激励下PMSM的电流和dq轴电感；步骤3，计算激励下PMSM的电阻；步骤4，计算PMSM的永磁体磁链。本发明采用旋转高频电压信号注入在线辨识永磁同步电机的dq轴电感，采用方波电流信号在线辨识永磁同步电机的电阻，采用模型参考自适应方法在线辨识永磁同步电机永磁体磁链，实现电机多参数在线辨识，可以应用于无位置传感器控制，提高控制精度。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制的技术领域，涉及一种永磁同步电机多参数在线辨识方法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术和稀土材料的发展，永磁同步电机(permanent magnetsynchronous motor，PMSM)被广泛应用于工业自动化、航空航天和人们的日常生活中。高性能永磁同步电机调速系统需要转子位置和速度信号实现速度闭环控制。尽管这些信号可以通过机械式传感器精确检测，但机械位置传感器价格昂贵且机械笨重，降低了系统的可靠性。在航空航天等高可靠性电机驱动系统领域，受自身的空间限制，安装位置或速度传感器，不但增加了系统的重量以及复杂程度，还会增大系统的故障率。

为了实现永磁同步电机调速系统的无位置传感器控制，需要尽量准确的电机参数。在实际的场合中，电机参数会随着环境温度、磁饱和效应、运行频率等因素的变化而改变。因此，电机的在线参数辨识对于高性能控制策略的实现十分重要。

发明内容

为了解决上述背景技术中提及的不足，本发明提供一种永磁同步电机多参数在线辨识方法。永磁同步电机的电气参数包括定子电阻、转子磁链、直轴电感和交轴电感，下面所述的多参数辨识问题，就是指这四个参数的辨识。目前对PMSM参数辨识的研究，问题主要集中在多个参数辨识上。一是由于建立的系统模型欠秩，导致多数算法只能辨识出一至两个参数，而对于三个参数的辨识，其结果的收敛性和唯一性缺乏理论依据；二是在辨识算法下，利用外部信号注入，改变电机运行状态等方法来辨识参数，但不适合电机参数的在线辨识；三是算法的复杂程度和计算量，使得方案难以实现。

为了解决上述技术问题提出的技术方案如下：

一种永磁同步电机多参数在线辨识方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，建立高频电压信号下永磁同步电机数学模型，过程如下：

1.1在dq两相同步旋转坐标系下，内置式永磁同步电机IPMSM的电压状态方程用矩阵的形式表示如下

式中，u_d、u_q、i_d和i_q分别为同步旋转坐标系下定子电压和电流，R_s为定子电阻，L_d、L_q为d、q轴电感，ω_e为电气角速度，ψ_f为永磁体转子磁链幅值；

1.2高频注入信号的频率远高于电机的基波频率，因此把三相PMSM看作一个RL电路；因为高频时电阻相对于电抗非常小，所以忽略不计；此时，三相PMSM的高频电压方程简化为

式中，u_dh、u_qh、i_dh、i_qh分别为d、q轴的高频电压、电流分量；下标h表示高频量；

步骤2，计算旋转高频电压信号激励下PMSM的电流和dq轴电感，过程如下：

2.1 定义注入的高频信号的频率为ω_h，幅值为U_h，则注入的高频电压信号表示为