[发明专利]饱和模型辨识方法、系统、设备及计算机可读存储介质

说明书

本发明提供了一种饱和模型辨识方法、系统、设备及计算机可读存储介质，所述饱和模型辨识方法包括：向同步电机的定子绕组注入至少两个周期的第一d轴电压以激发所述同步电机的d轴饱和特性，并根据所述至少两个第一d轴电压和至少两个所述第一d轴电流获取所述同步电机的d轴自饱和系数；向所述同步电机的定子绕组注入至少两个周期的第一q轴电压以激发所述同步电机的q轴饱和特性，并根据所述至少两个第一q轴电压和至少两个所述第一q轴电流获取所述同步电机的q轴自饱和系数。本发明实施例通过分段向同步电机注入d轴电压和q轴电压，可在静态离线状态下完成饱和模型辨识，在保证准确度的情况下极大提升了通用性需求。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种饱和模型辨识方法、系统、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

在电机驱动控制系统中，由于电机本体特性所导致的电机参数随不同运行工况而产生的非线性变化，很大程度上限制了驱动控制器最佳性能的发挥。尤其对于同步电机，随着负载变化，电机磁链电流特性呈现明显的非线性特性，从而导致电机电感随负载呈非线性变化。

不论对于有速度传感控制还是对于无速度传感控制，保证电机电感参数的准确性都非常关键，具体体现在以下几个方面：

(1)电机电感参数的偏差会引起驱动控制器参数整定偏差，在电感非线性变化较为明显的情况下，甚至还会引起控制系统发散而不稳定运行；

(2)电机电感参数偏差会影响MTPA(Maximum Torque Per Ampere，最大转矩电流比控制性能，导致系统效率降低；

(3)电机电感参数偏差会使转矩观测偏差增大，影响电机出力效果，使控制转矩偏差增大：

(4)电机电感参数偏差会引起观测器速度、角度观测偏差，这种偏差又会反馈至速度环、电流环，导致偏差加剧，甚至导致观测器发散，控制器失稳等后果，这在无速度传感控制中影响更为明显；

一般电机驱动控制系统中，对于同步电机电感参数的辨识需要在启动运行前执行，传统方法需要离线辨识同步机交直轴电感。而在离线辨识过程中获得的电感为固定值，仅代表某一特定工况下的电机电感值，很难真实反映出电机实际运行过程中不同工况下真实电感。

为解决离线辨识无法真实反映出电机实际运行过程中的真实电感，目前已提出了各类饱和模型辨识方案，具体包括：

(1)动态恒速标定测试法，该方法需要使电机运行在特定转速下，通过对拖加载的方式，并通过电流控制器施加不同电流组合扫描工作区，然后根据电机磁链、电压方程计算电流下组合下的磁链、电感。该方法能够保证足够的准确度，但是过程复杂，需要附加的加载测试装备，在大多数工业现场应用具有局限性，无法做到加载动态标定测试，通用性较差。

(2)动态加减速标定测试法，该方法通过电流环给定恒定交直轴电流，使电机先加速再减速，无需额外加载测试装备。仅通过加减速过程中的电压、电流数据计算磁链，最终求取加减速工程中磁链平均值。该方法基本原理与上述方法一样，但无需额外加载测试装备，过程简单。但该方法同样需要在动态过程中进行辨识，对于工业现场诸多带负载无法进行动态辨识场合适用性不好，且辨识过程持续时间较长。

(3)分段近似饱和模型辨识法，该方法将电机磁链电流关系分为非饱和线性段和饱和非线性段两端近似关系表达。通过交直轴电压注入方式，获取电压、电流数据，从而计算获得磁链，再根据特定的系数拟合方法(如最小二乘法等)确定分段模型中线性段和非线性段拟合系数。该方法准确度有待提高，且饱和模型分段处理后的表达式，并不能适用于更多的同步电机，准确度以及适用性欠佳。