[发明专利]永磁同步电机在线参数辨识方法

权利要求书

1.永磁同步电机在线参数辨识方法，其特征在于：所述方法包括高频电压注入环节，信号提取FFT环节，延时补偿环节和参数辨识环节；具体包括以下步骤：

步骤一：电机在线运行过程中，在电流环输出d、q轴电压基础上注入小幅值的高频正弦电压信号u_dh和u_qh，为削减信号注入对电机控制产生的影响，d、q轴电压注入幅值U_dh和U_qh的取值比额定电压小，d、q轴注入电压角频率ω_d,q与电机运行频率的取值不同；

步骤二：从电机三相引线提取相电流，基于坐标变化到电流环d、q轴，然后对d、q轴电流信号中的对应注入正弦电压的高频感应部分i_dh和i_qh进行提取，电流信号提取通过FFT算法实现；i_dh和i_qh分别表示d、q轴电流中感应出的高频电流信号；

步骤三：结合电机RL模型的高频正弦相应特性，通过FFT获取u_dh，u_qh，i_dh和i_qh复矢量表达式，推导电压电流复矢量关系对应的电机RL模型正弦相应特性，进而计算出d、q轴电感、电阻和磁链电机参数；

步骤四：对电机信号提取过程中的控制器采样更新延时效应进行补偿，提高参数辨识的精度；

步骤五：整理数据并结合插值方法储存参数辨识数据，用于后续电机控制和运行；

在步骤一中，d、q轴电流i_d和i_q通过速度环给定，其组合代表电机的特定工况，在电流调节器后得到d、q轴电压u_d和u_q，在u_d和u_q上注入小幅值的高频正弦电压信号u_dh和u_qh，注入电压信号的表达式为：

其中Re[]代表复矢量的实部，U_dh和U_qh分别为d、q轴注入电压幅值，ω_d和ω_q分别为d、q轴注入电压的角频率，θ_ud表示d轴注入电压正弦信号的初始相位，θ_uq表示q轴注入电压正弦信号的初始相位，t为时间；

在步骤二中，注入的高频电压信号经过SVPWM环节注入电机，通过电流传感器对三相电流进行采样并将其变换到d、q轴，此时采集得到的d、q轴电流i_d和i_q中包含与注入正弦电压同频率的高频正弦感应部分，d、q轴电流中感应出的高频电流信号表达式为：

其中Re[]代表复矢量的实部，I_dh和I_qh分别为d、q轴感应高频电流幅值，θ_id表示d轴注入电流正弦信号的初始相位，θ_iq表示q轴注入电流正弦信号的初始相位；

在步骤三中，通过FFT对电压和电流信号进行分别处理，FFT实现电压电流高频部分的提取，同时获取高频正弦信号的幅值与初始相位；结合电机RL模型高频正弦相应特性，通过电压电流高频部分的幅值和初始相位计算出电机电感电阻参数，其中采集的电压相位信息需要对控制器采样更新延时进行补偿；

其中通过FFT求解电压电流幅值公式为：

由于电机SVPWM控制的离散性，n定义为SVPWM采样数，N为注入信号一个注入周期总采样数；

电压电流初始相位求解公式为：

所述电机RL模型等效为纯电阻与纯电感的组合，即RL模型，此时电机RL模型响应求解公式为：

其中，u_RL为RL模型端的电压，u_R与u_L分别为电阻和电感分压，R为电阻值，i_b和i_h分别为RL电路基频和高频电流，L为电感值，u_RL为RL模型端的电压复矢量，U_RL表示RL模型端的电压幅值，ω为注入高频正弦信号频率，θ_u表示注入电压正弦信号的初始相位，θ_i表示注入电流正弦信号的初始相位，i_h为高频电流复矢量，I_h为高频电流幅值，结合公式(5)通过将u_RL与i_h的复矢量形式带入到RL模型方程中，得到电机电感和电阻表达式为：

其中，Im[]代表复矢量的虚部；

结合q轴电压方程通过线性回归RLS或直接求解的方法求得电机磁链ψ_m，在电阻电感已知的情况下通过q轴电压方程直接运算求解得到：

或通过线性回归算法RLS求解磁链，

其中，e、A、B、C均代表中间变量，n为计数变量。