[发明专利]永磁同步电机在线参数辨识方法

说明书

本发明提出永磁同步电机在线参数辨识方法，所述方法包括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；所述方法可以实现电机负载及温度等工作条件发生变化时，在不改变电机实际运行工况且不影响电机动态性能的情况下，实时地且解耦地辨识出永磁同步电机电阻、d、q轴电感和磁链等参数。同时参数辨识数据经过特殊数据处理算法可直接用于后续电机运行中，无需再次重复参数辨识过程。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机在线参数辨识方法。

背景技术

永磁同步电机具有高功率密度、高转矩密度以及低成本等特点，其在工业和家电领域有着越来越多的应用。相较其他类型的电机，永磁同步电机具有容易控制、输出转矩平稳等独特优势，在众多新兴产业如风电和精密控制等领域也得到了广泛应用。随着目前工业自动化的发展，永磁同步电机的应用需求日益提升。按照永磁同步电机转子永磁体结构的不同，可以分为表贴式和内置式两种。

针对不同结构的永磁同步电机有着不同的控制方法，各控制方法均基于电机电压方程实现。所以电压方程中的电机参数在电机控制过程中尤为重要。其次电机参数同样可作用于电机的电流环整定环节，影响了电机控制的响应速度。同时参数辨识在检测电机工作状态及辨识电机故障状态等方面也扮演重要的角色。如无法获取电机的准确参数信息，会极大影响电机的实际控制效果和运行性能。故为适应各行业不同的应用需求，通过控制器对不同结构永磁同步电机进行参数获取是研究重点之一。根据电机参数自学习方法适用工况可将参数自学习分为两类，一类是离线参数辨识，一类是在线参数辨识。在线参数辨识由于可以更加准确地追踪电机的实时状态，包括电感随电流变化产生的饱和状态和电阻的温度效应等，而具有更大的应用价值。现有的在线参数辨识方法多基于电机电压方程并结合如线性回归，人工智能等算法实现。

由于d、q轴电压方程的固有特性，其在辨识电机电阻R，dq轴电感L_d,q及永磁磁链ψ_m的过程中必然存在欠秩问题。故部分现有方法在辨识电机参数时，假设某几个参数已知且其数值不随电机工况变化而变化。这种处理方式很大程度上限制了电机参数辨识算法的通用性，同时可能因未考虑到电机参数随工况的变化导致辨识结果出现误差。此外，部分现有在线参数辨识方法通过给定d轴一个偏置电流构造另一组电机状态以实现方程的满秩，进而直接通过电压方程求解参数辨识。然而d轴电流偏置会影响电机的饱和状态，进而影响参数辨识精度。同时通过电压方程求解的方法由于电机参数变量(电阻，电感和磁链)与电机状态变量(d、q轴电流与电机转速)存在耦合，故无法实现参数辨识过程中电机参数之间及电机状态与电机参数的解耦。进而使得电机各参数辨识值在参数自学习过程中相互影响，降低了参数辨识精度和算法鲁棒性。同时，参数辨识受到电机实际运行状态的影响，甚至在电机d、q轴电流为0或者转速为0时根本无法实现参数自学习。综上所述，提出一种参数之间解耦且参数辨识过程不受电机运行状态影响的在线参数辨识方法具有重要意义。

发明内容

本发明目的是为了解决现有基于电机d、q轴电压方程的永磁同步电机在线参数辨识方法中参数之间耦合及参数与电机运行状态之间的耦合问题，提出了永磁同步电机在线参数辨识方法。本发明提出了一种基于电机RL模型正弦响应的电机参数辨识方法，可以实现电机负载及温度等工作条件发生变化时，在不改变电机实际运行工况且不影响电机动态性能的情况下，实时地且解耦地辨识出永磁同步电机电阻、d、q轴电感和磁链等参数。同时参数辨识数据经过特殊数据处理算法可直接用于后续电机运行中，无需再次重复参数辨识过程。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出永磁同步电机在线参数辨识方法，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：