[发明专利]一种永磁同步电机的运行状态评估方法及系统

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机的运行状态评估方法及系统。本发明利用多新息最小二乘法对所述转子永磁体产生的励磁磁场进行辨识估计，确定辨识估计后的永磁体磁链，基于所述辨识估计后的永磁体磁链，根据所述不可测参数影响下的PMSM模型确定定子电阻状态观测方程，对不可测参数永磁体磁链进行精确评估的同时，将不可测参数永磁体磁链融入到永磁同步电机的状态观测方程中，从而提高永磁同步电机的运行状态的评估精度。

技术领域

本发明涉及工程技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机的运行状态评估方法及系统。

背景技术

为进一步对工业设备以及军事装备的可靠性和其他关键指标进行全面监控，大量的工程技术人员侧重于研究设备运行过程中变量的变化规律和系统的运行状态。随着传感器技术的飞速发展，对设备运行过程中的大量参数的测量成为了可能。然而，针对一些特殊环境条件下或特定设备时，现有的传感器仍然不能满足对这些参数的测量。在系统实际运行过程中，这些参数的变化会直接或间接影响到系统正常工作和产品的最终质量，因此需要设计一种方法对这些参数进行辨识估计，作为评估系统运行状态的一个重要依据。

由于不同设备的模型和工作原理不同，对其不可测参数的观测和辨识估计方法也不相同。实际上，各种对设备不可测参数观测和辨识估计方法的基本思想都大致相同，都是通过对可测的输入和输出之间的关系建立模型模拟未知参数在系统中的变化规律，其本质上大多是黑箱建模。

以三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)为例，电机运行在不同的工况时，磁饱和程度和温度等参数的变化会影响到定子电阻、电感和永磁体磁链变化，从而影响电机运行状态，为保证电机在运行中的平稳和可靠，需要对其各个参数的变化进行监测。此外，通过对永磁同步电机各个参数的观测还能够将这些观测数据与基于数据驱动的故障检测方法结合起来，对永磁同步电机进行健康状态监测和故障诊断等等。研究表明，永磁同步电机在运行过程中随着电机运行时间的增加，定子电阻大小会随着温度的升高变化较大，从而影响到电机的转子位置。针对该类具有不可测参数的电机设备，必须对其搭建状态观测器对其进行观测，首先利用辨识估计算法对其他不可测参数进行辨识估计，之后再将辨识估计得到的数据引入到设备模型的状态观测器中，利用观测得到的数据对电机进行性能分析，从而保证电机运行的安全性和可靠性。但现有的PMSM模型无法对不可测参数永磁体磁链大小进行精确辨识评估，且辨识估计的数据无法融入到永磁同步电机的状态观测方程中，导致永磁同步电机的运行状态评估精度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电机的运行状态评估方法及系统，以解决现有的PMSM模型评估永磁同步电机的运行状态时，评估精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种永磁同步电机的运行状态评估方法，包括：

获取三相永磁同步电机PMSM模型，并对所述PMSM模型进行简化，确定自然坐标系下PMSM的三相电压方程；

获取三相永磁同步电机的电机参数；所述电机参数包括电机的机械角速度、电磁转矩、阻尼系数以及转动惯量；

基于机电能量转换关系，根据所述电机参数确定所述三相永磁同步电机的机械运动方程；

对所述三相电压方程以及所述机械运动方程进行降阶和解耦变换处理，确定不可测参数影响下的PMSM模型；所述不可测参数包括转子永磁体产生的励磁磁场以及三相绕组的定子电阻；所述不可测参数影响下的PMSM模型包括同步旋转坐标系下的PMSM模型以及同步旋转坐标系下的机械运动方程；

利用多新息最小二乘法对所述转子永磁体产生的励磁磁场进行辨识估计，确定辨识估计后的永磁体磁链；

基于所述辨识估计后的永磁体磁链，根据所述不可测参数影响下的PMSM模型确定定子电阻状态观测方程；