CN108847800A - 表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，通过对表贴式永磁同步电机定子绕组在两相静止坐标系直轴注入高频电压信号，检测三相定子电流，并变换到两相静止坐标系；将两相电流平方和作为输出信号，将高频电压信号幅值作为输入信号，根据注入的高频电压信号的两种频率和电流稳态值平方和，获取电阻与电感，完成对表贴式永磁同步电机电阻电感参数的离线辨识。本发明提出的一种表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，测量结果精度高，且无需通过抱闸机械装置保证电机静止、无需在检测电感时忽略电阻压降以及无需采用两种方法分别测试电阻和电感。

Description

表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法。

背景技术

永磁同步电机控制系统比如无感控制、矢量控制的电流环控制算法对电机的参数依赖性很强，需要预先知道永磁同步电机参数，因此离线测量永磁同步电机参数的精确度十分重要。目前，测量电阻的离线测量一般给定子通以直流电压，测出电流即可计算出定子电阻。为提高电阻测量的精度，必须对管压降和死区效应进行补偿。而电感的辨识在定子绕组的直轴注入高频电压信号，检测三相定子电流并变换到两相旋转坐标，忽略电阻压降，计算出电流矢量的幅值，然后分别求出其最大值和最小值，计算出交直轴电感，因测量电感时，忽略电阻，测量精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，通过对表贴式永磁同步电机定子绕组在两相静止坐标系直轴注入高频电压信号，检测三相定子电流，并变换到两相静止坐标系；将两相电流平方和作为输出信号，将高频电压信号幅值作为输入信号，根据注入的高频电压信号的两种频率和电流稳态值平方和，获取电阻与电感，完成对表贴式永磁同步电机电阻电感参数的离线辨识。

在本发明一实施例中，具体包括如下步骤：

步骤S1：记表贴式永磁同步电机矢量控制的两相静止αβ坐标系下的数学模型为：

其中：R_s为电阻，L_s为电感，ψ_f为磁链；u_α、u_β为αβ轴电压；i_α、i_β为αβ轴电流；θ为旋转坐标系d轴与两相静止坐标系α轴的夹角，ω_e转子位置电速度；

步骤S2：在两相静止坐标系中注入幅值恒定的高频电压信号，在电机产生高频选择电压矢量：

其中：U_A为高频电压信号的幅值，ω_h为高频电压信号的的频率；

步骤S3：注入高频电压信号后，电机静止不动，式(1)右边第三项为零，将式(2)带入式(1)，得：

令电流起始为零，通过求解一阶微分方程式(3)，得

对i² _α(t)+i² _β(t)进行拉普拉斯变换得：

根据终值原理，经由式(5)得出

步骤S4：取两个预设注入信号的频率ω_1h、ω_2h，采集三相电流，换算出稳态时根据式(6)，建立方程组：

根据方程式求解开平方获取永磁同步电机的电阻与电感的值。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，针对现有永磁同步机离线参数辨识方法存在的上述不足，采用永磁同步电机定子绕组在静止两相坐标系直轴注入高频小电压信号，检测三相定子电流并变换到两相静止坐标系，定义两相电流平方和为输出信号、注入高频小电压信号幅值为输入信号，通过两种高频小电压信号的频率和电流稳态值平方和，同时求解电感与电阻数值。相比现有的方法测量结果精度高，且无需通过抱闸机械装置保证电机静止、无需在检测电感时忽略电阻压降以及无需采用两种方法分别测试电阻和电感。

附图说明

图1为本发明中永磁同步电机离线参数辨识方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供一种表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，通过对表贴式永磁同步电机定子绕组在两相静止坐标系直轴注入高频电压信号，检测三相定子电流，并变换到两相静止坐标系；将两相电流平方和作为输出信号，将高频电压信号幅值作为输入信号，根据注入的高频电压信号的两种频率和电流稳态值平方和，获取电阻与电感，完成对表贴式永磁同步电机电阻电感参数的离线辨识。

在本实施例中，硬件采用220V交流电通过整流桥和滤波电容产生驱动电源，采用三相功率模块驱动永磁同步电机，三相功率模块辅助电源和控制器电源采用多路开关电源，电流采集采用霍尔电流传感器。

在本实施例中，具体还包括如下步骤：

步骤S1：记表贴式永磁同步电机矢量控制的两相静止αβ坐标系下的数学模型为：

其中：R_s为电阻，L_s为电感，ψ_f为磁链；u_α、u_β为αβ轴电压；i_α、i_β为αβ轴电流；θ为旋转坐标系d轴与两相静止坐标系α轴的夹角，ω_e转子位置电速度；

步骤S2：在两相静止坐标系中注入幅值恒定的高频电压信号，在电机产生高频选择电压矢量：

其中：U_A为高频电压信号的幅值，ω_h为高频电压信号的的频率；

步骤S3：注入高频电压信号后，电机静止不动，式(1)右边第三项为零，将式(2)带入式(1)，得：

令电流起始为零，通过求解一阶微分方程式(3)，得

对i² _α(t)+i² _β(t)进行拉普拉斯变换得：

根据终值原理，经由式(5)得出

步骤S4：取两个注入信号的频率ω_1h、ω_2h，考虑到电机驱动模块开关频率和注入信号需高频，注入信号的频率采用[300*2π，500*2π]。采集三相电流，换算出稳态时根据式(6)，建立方程组：

根据方程式求解开平方获取永磁同步电机的电阻与电感的值。

为了让本领域技术人员进一步理解本发明所提出的方法，下面结合具体实例进行说明。

选取表贴式永磁同步电机，参数为：

(1)选择注入幅值U_A＝20V，频率ω_h1＝300*2π，采集三相电流，Clarke变换，求取两相电流求平方和，等两相电流求平方和数值稳定后，记录该数值，本实施例子该数值为

(2)电压幅值U_A＝20V，频率ω_h2＝500*2π，采集三相电流，Clarke变换，求取两相电流求平方和，等两相电流求平方和数值稳定后，记录该数值，本实施例子该数值为

(3)建立方程组

根据方程式求解最后开平方求取永磁同步电机的电阻，电感的精确值。

本实施案例，求取R_s＝12.38Ω、L_s＝31.94mH，与理论值误差小。可以看出，本发明提出的方法测试永磁同步电机的电阻、电感的精确度高。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，其特征在于，通过对表贴式永磁同步电机定子绕组在两相静止坐标系直轴注入高频电压信号，检测三相定子电流，并变换到两相静止坐标系；将两相电流平方和作为输出信号，将高频电压信号幅值作为输入信号，根据注入的高频电压信号的两种频率和电流稳态值平方和，获取电阻与电感，完成对表贴式永磁同步电机电阻电感参数的离线辨识。

2.根据权利要求1所述的表贴式永磁同步电机电阻电感参数离线辨识方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤S1：记表贴式永磁同步电机矢量控制的两相静止αβ坐标系下的数学模型为：

其中：R_s为电阻，L_s为电感，ψ_f为磁链；u_α、u_β为αβ轴电压；i_α、i_β为αβ轴电流；θ为旋转坐标系d轴与两相静止坐标系α轴的夹角，ω_e转子位置电速度；

步骤S2：在两相静止坐标系中注入幅值恒定的高频电压信号，在电机产生高频选择电压矢量：

其中：U_A为高频电压信号的幅值，ω_h为高频电压信号的的频率；

步骤S3：注入高频电压信号后，电机静止不动，式(1)右边第三项为零，将式(2)带入式(1)，得：

令电流起始为零，通过求解一阶微分方程式(3)，得

对i² _α(t)+i² _β(t)进行拉普拉斯变换得：

根据终值原理，经由式(5)得出

步骤S4：取两个预设注入信号的频率ω_1h、ω_2h，采集三相电流，换算出稳态时根据式(6)，建立方程组：

根据方程式求解开平方获取永磁同步电机的电阻与电感的值。