[发明专利]一种结合参数辨识的永磁同步电机高频电压注入控制方法

说明书

本发明提供了一种结合参数辨识的永磁同步电机高频电压注入控制方法，旨在克服现有技术中高频电压注入方法对良好的电流幅频特性的依赖程度较高，而当参数失配尤其是电感失配时电机电流会出现大量的高频谐波的情况下则无法正常使用的缺点。该方法采用了脉振高频电压注入方法和参数辨识方法相结合的控制方式，通过将辨识的参数代入闭环控制以削除电流中的高频谐波，使得高频电压注入方法无视参数失配带来的影响准确的提取电机的转速和转子位置，从而提高了高频电压注入方法对参数的鲁棒性。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制技术领域，尤其涉及一种适用于电感失配情况下利用脉振高频电压注入方法进行电机控制的方法。

背景技术

在永磁同步电机的闭环矢量控制中，转子位置作为极其重要的反馈信息通常由电机端部的旋转变压器以及旋变解析板来获取。但是通常来讲，旋转变压器的应用也随之带来了一些问题，譬如变压器的存在使得整个电机的安装空间变大，尤其在车辆上使用时会占据本就较为稀缺的空间；而且旋变解析板使得电机控制系统变得更加复杂，也使得控制系统损坏的风险加大，在一定程度上限定了电机的应用场合。同时因为机旋转变压器价格不菲，使得电机控制系统的成本加剧，不利于市场普及。

后续发展出的针对永磁同步电机的无位置控制技术，能够有效克服机械传感器的上述缺陷。目前在低速工况通常使用基于高频电压信号注入的方法，在中高速工况则使用较为广泛的有滑模观测器方法和模型参考自适应方法等，但是这些方法本身都存在一定的不足，例如高频电压注入方法依赖良好的电流频响特性，滑模控制存在震荡效应，模型参考方法依赖模型的准确度等，因此在这些控制方法的实际应用中，如何克服现存的缺陷不足是本领域中有待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结合参数辨识的永磁同步电机高频电压注入控制方法，以克服现有技术中高频电压注入方式所存在的不足，该方法具体包括以下步骤：

步骤一、在线实时采集永磁同步电机的三相电流；

步骤二、建立永磁同步电机d-q坐标系下的数学模型，并利用递归最小二乘法辨识出该坐标系下的等效电感参数；

步骤三、基于高频电压注入方法，先建立一个估计的旋转坐标系并在轴注入一个高频的正弦信号；将步骤二辨识出的等效电感参数代入闭环控制计算轴与轴的电流；通过滤波提取相应的高频电流分量，从而将电流中的位置信息提取出来；

进一步地，所述步骤二中建立的永磁同步电机d-q坐标系下的数学模型，具体包括：

对由步骤一中所采集的三相电流依次进行Clark变换与Park变换，并建立如下模型：

式中，i_d、i_q分别为d轴和q轴电流，U_d和U_q为d轴和q轴电压，R_s和L_s为d-q坐标系下的等效电阻和电感，w_e为转子的电角速度，Ψ_f为永磁体磁链；

在i_d＝0的矢量控制方式下，可表示为以下向量相乘的形式：

进一步地，所述步骤二中利用递归最小二乘法辨识出该坐标系下的等效电感参数，具体包括：

S2.1、给定初始参数值，观测得到m个包含待估计参数的状态方程与m个真实状态值与估计状态值的误差方程，计算m个误差的平方和F，公式为：

式中，E表示状态估计值与观测值的误差，Y代表真实观测的状态值向量，X表示状态变量矩阵，θ表示待估计参数矩阵，Xθ为状态估计值向量；