[发明专利]一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法

摘要

为实现永磁同步电机的定子电阻、电感和转子磁链等参数的在线辨识，本发明公开了一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法，通过d轴电流注入法使参数辨识方程组满秩，通过有限时间参数辨识算法实现永磁同步电机的多参数在线辨识；本发明所设计永磁同步电机在线参数辨识方法既可用于内嵌式永磁同步电机，又可用于表贴式永磁同步电机；本发明可在有限时间内实现永磁同步电机的在线参数辨识，且辨识时间与采样频率无关，因此可在较低采样频率下以较少的迭代运算量达到和较高采样频率和较多迭代运算量时同样的辨识效果。

主权项

1.一种基于有限时间算法的永磁同步电机在线参数辨识方法，其特征在于：通过d轴电流注入法使参数辨识方程组满秩，通过有限时间参数辨识算法实现永磁同步电机的多参数在线辨识；具体方法包括如下步骤：/n步骤一：令永磁同步电机工作在i_d＝0的矢量控制条件下/n永磁同步电机在d-q轴坐标系下的电压方程为：/n /n式中u_d、u_q分别为定子电压的d、q轴分量；i_d、i_q分别为定子电流的d、q轴分量；R为定子电阻；L_d、L_q分别为d、q轴定子电感；ω_e为电角速度；ψ_f为转子磁链幅值；/n采用矢量控制方法能够实现励磁和转矩的解耦控制，使永磁同步电机具有类似直流电机的控制性能；采用i_d＝0的控制策略，对表贴式永磁同步电机而言，能够实现最大转矩电流比控制，减小电机损耗；对内嵌式永磁同步电机而言，虽然不能有效利用其磁阻转矩，却有利于通过d轴电流注入法实现参数辨识；/n步骤二：通过d轴电流注入法增加电压方程阶数/n由式(1)可知，永磁同步电机电压方程有两个，而待辨识的参数有四个，方程组不满秩，无法直接辨识出所有参数；故采用d轴电流注入法来增加方程的阶数，以避免待辨识参数收敛到局部最优解；采用d轴电流注入法后永磁同步电机在采样时刻k₁和k₂的电压方程表示为/n /n式中，当采用正弦电流注入法时k₁和k₂分别表示在d轴注入正弦电流后的不同时刻；当采用阶跃电流注入法时k₁和k₂分别表示注入前的某一时刻和注入后的某一时刻；/n若电机为表贴式永磁同步电机，则定子电感满足L_d＝L_q＝L_s，待辨识的参数变为三个，方程(2)则变为/n /n利用方程(2)或方程(3)，通过采样电机运行过程中的d-q轴电压、d-q轴电流和电机转速，就能够实现永磁同步电机的多参数同时辨识；/n步骤三：采用有限时间参数辨识算法辨识永磁同步电机参数/n对如式(4)所示的输出向量为y，系数矩阵为Γ^T，系统参数为θ的系统，所设计的有限时间参数辨识算法如式(5)所示/ny＝Γ^Tθ (4)/n /n式(4)中，y^T＝[u_d(k₁) u_q(k₁) u_d(k₂) u_q(k₂)]，当电机为内嵌式永磁同步电机时，/n /n当电机为表贴式永磁同步电机时，/n /n式(5)中，且|·|^γ和sign(·)均表示对向量的各分量作标量运算，γ∈[0,1)；K为对称正定方阵；T_s为采样时间间隔；和分别为参数θ的第k-1和第k次辨识结果，Γ(k)^T和y(k)分别为由第k组采样结果得到的系数矩阵Γ^T和输出向量y；/n利用采样的电机电压、电流和转速数据，通过如式(5)计算，就能够实现永磁同步电机参数的在线辨识。/n