[发明专利]一种基于参数辨识的永磁同步电机单电流传感器控制方法

说明书

一种基于参数辨识的永磁同步电机单电流传感器控制方法，利用电流误差解耦出定子电感与永磁体磁链的参数辨识方程，接下来利用带有遗忘因子的递推最小二乘法对参数进行在线辨识，然后基于电机模型进行相电流重构，将重构得到的相电流信息代替传感器实测的相电流信息反馈给电机控制系统实现预测控制，参数辨识过程速度较快，能够提高辨识结果的跟随性，具有较强的应用价值。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，特别是涉及永磁同步电机单相电流传感器控制，基于在线参数辨识实现并适用于只有单个相电流传感器的永磁同步电机控制系统。

背景技术

针对永磁同步电机各种控制策略中，需要精确地采集电机相电流信息，为了得到三相电流信息，通常会在硬件上安装至少两个电流传感器来完成相电流信息的采集，但是高精度电流传感器大都价格昂贵，并且会占用电机控制器内空间。在某些对生产成本敏感的工业领域以及对驱动器可靠性要求较高的航空航天领域，使用单电流传感器进行三相电流的重构，不仅可以解决不同传感器之间参数差异所带来的误差，还可以缩减驱动器的体积、重量，降低整个系统的成本，具有十分重要的实用意义。

目前常见的单电流传感器控制方法主要包括基于直流母线电流检测的单电流传感器控制和基于单相电流检测的单电流传感器控制。基于直流母线电流检测的单电流传感器控制的不足之处主要是存在相电流重构盲区，并且在空间电压矢量较大或者某项基本电压矢量占比过大的时候，无法准确获得相电流信息，此外，该方法获得的相电流信息常常包括较多谐波信息。

电机的参数辨识一般分为离线参数辨识和在线参数辨识两类。离线参数辨识方法是在电机空转和电机堵转情况下获得的参数，电机参数在实际运行过程中仍然会发生变化，必须对电机参数在线辨识。因此，如何将现有单电流传感器控制方法与适合的参数辨识方法的优点加以利用，以实现效果更好且实用性强的永磁同步电机控制，是本领域中迫切需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于参数辨识的永磁同步电机单电流传感器控制方法，其具体包括以下步骤：

步骤一、实时采集永磁同步电机的转速、转子位置角及a相电流；

步骤二、建立永磁同步电机在αβ轴坐标系下的简化数学模型；

步骤三、对所述简化数学模型中的微分量进行离散化处理，推导出基于a相实测电流的定子电感和转子磁链的参数辨识方程；

步骤四、采用递推最小二乘法对定子电感和转子磁链进行在线参数辨识；

步骤五、利用参数辨识得到的电机实际参数进行基于模型的相电流重构；

步骤六、利用相电流重构得到的三相电流进行永磁同步电机预测控制。

进一步地，所述步骤二中建立永磁同步电机在αβ轴坐标系下的简化数学模型具体基于以下假设：

(1)永磁同步电机的磁路特性为线性，没有磁滞、磁路饱和的现象；

(2)定子三相绕组参数值相同，角度相隔120°，且在气隙中形成的磁场为正弦分布；

(3)定子绕组和转子永磁体间形成的气隙均匀分布；

永磁同步电机采用表贴式结构，由此建立的简化数学模型为：

式中，u_α、u_β为αβ坐标系下的定子电压；i_α、i_β为αβ坐标系下的定子电流；Ψ_r为永磁体磁链；R_s为定子电阻；L_s为定子电感；ω_e为转子的电角速度；θ为转子位置角度，t为时间。

进一步地，所述步骤三中推导出基于a相实测电流的定子电感和转子磁链的参数辨识方程具体包括：