[发明专利]基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法

说明书

本发明公开基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法，参数辨识方法包括以下步骤：在永磁同步电机的矢量控制的基础上，对逆变器非线性进行研究，考虑逆变器死区时间对参数辨识的影响并针对死区时间带来的误差电压进行在线死区补偿；在死区补偿的基础上采用电流环执行速率即以快执行速率的最小二乘法进行在线辨识，辨识d轴电感和q轴电感；在死区补偿的基础上采用转速环执行速率，辨识d轴电感和q轴电感，定子电阻，转子磁链。本发明参数辨识方采用两种不同执行速率的最小二乘法实现对电机的定子电阻，d轴电感，q轴电感，转子磁链四个参数的同时在线辨识，解决电压方程欠秩问题，提高辨识精度。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的参数辨识技术领域，具体是一种基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法。

背景技术

永磁同步电动机(PMSM)由于自身结构简单，具有转速平稳、动态响应快、过载能力强、可靠性高、结构多样化、应用范围广等优点，已成为研究热点，并得到广泛的应用。

永磁同步电机常用的控制策略为矢量控制和直接转矩控制。矢量控制的方法主要有：i_d＝0控制、最大转矩电流比控制、弱磁控制。矢量控制主要是采用双闭环控制，其中的电流环和转速环的设计是采用基于线性系统理论的PI控制，对电机参数的变化敏感。而且在实际应用中，针对不同厂商生产的电机，需要控制器能够辨识所需参数实现良好控制性能。同时，在电动汽车应用中，电机驱动系统的可靠运行有严格的要求，需要进行故障的早期诊断。故障的在线监控能够通过对电机参数进行辨识来实现，使得参数辨识成为早期故障诊断的重要方法之一。综上所诉，PMSM的参数辨识可以实现控制器的参数整定及早期的故障诊断，能够提高控制器控制准确和可靠运行，具有重要的理论研究意义。PMSM需要辨识的电磁参数为：R_s、L_d、L_q和ψ_f。影响电机参数的主要因素是温度变化和磁路饱和。在线参数辨识是根据电机的输入输出数据，采用不同的算法辨识出电机参数，并且不断根据新的数据对参数进行更新。跟离线辨识方法相比，在线参数辨识可以对运行状态实时监控，同时参数的实时更新可以增强控制器的自适应控制。目前参数在线辨识的辨识算法主要有：递推最小二乘法、模型参考自适应、扩展卡尔曼滤波以及智能算法等。

同时，在参数辨识过程中逆变器死区时间的存在对于参数辨识结果产生较严重的负面影响，如何补偿逆变器死区时间，提高辨识结果的精度也是当今研究的热点。在参数辨识中，逆变器死区时间造成的非线性将对估计转子信息带来较严重的影响，特别是低速、轻载情况时，由于相电流较小而大部分时间处于零电流钳位区从而导致较严重的非线性电压误差，影响参数辨识的精度。故在永磁同步电机参数辨识的同时需要考虑逆变器死区时间造成的逆变器非线性的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法，通过启动转速环执行速率即以低执行速率的最小二乘法辨识出的定子电阻，转子磁链，有效地辨识出定子电阻和转子磁链；采用两种不同执行速率的最小二乘法实现对电机的定子电阻，d轴电感，q轴电感，转子磁链四个参数的同时在线辨识，解决电压方程欠秩问题，提高辨识精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法，参数辨识方法包括以下步骤：

S1：在永磁同步电机的矢量控制的基础上，对逆变器非线性进行研究，考虑逆变器死区时间对参数辨识的影响并针对死区时间带来的误差电压进行在线死区补偿；

S2：在死区补偿的基础上采用电流环执行速率即以快执行速率的最小二乘法进行在线辨识，辨识d轴电感和q轴电感；

S3：在死区补偿的基础上采用转速环执行速率即以低执行速率的最小二乘法进行在线辨识，辨识d轴电感和q轴电感，定子电阻，转子磁链。

进一步的，所述死区补偿算法在SVPWM的调制方式中实现，根据电流方向，补偿开关管的每个周期开通的时间。