一种永磁同步电机的在线磁链辨识方法与流程

本发明涉及永磁同步电机的磁链辨识，特别是涉及一种永磁同步电机的在线磁链辨识方法。

背景技术：

1、随着科学技术的发展与进步，在永磁同步电机领域中电机的磁链常数是一个非常关键的物理参数，电机的磁链常数关系到永磁同步电机能否实现高性能精确控制以及无位置传感器控制。电机的磁链常数与电机自身的磁路结构，定子绕线方式，永磁体的磁场强度以及外部使用环境等多种因素有关，一般存在理论计算难度大或理论值与实际值偏差过大等问题。

2、事实上，哪怕对于同一批次出厂的电机，也会因为装配误差以及原材料自身差异等因素导致每个电机的磁链常数存在差异。因此在实际使用过程中有必要通过其他手段来准确辨识出电机的磁链常数。行业内传统的磁链常数辨识方法如下：

3、依据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程：

4、

5、电机空载下使用强拖i-f的方式运行，通过给d轴电流一个固定幅值的q轴电流给零，将电机拖动到一个恒定转速。在稳态工况下，转子位置基本和d轴对齐，那么电压方程(1)可以简化为

6、为了规避式中ld对计算结果的影响，在同一转速下，分别给定两个不同幅值的d轴电流：和代入方程(2)可得到：

7、

8、简化方程(3)消去ld得到：

9、

10、由上述原理可知，传统的磁链辨识方法只需要对被辨识电机输入两个已知且恒定的激励信号：和将电转速拖到ω，然后通过分别测量对应的输出信号：和代入(4)式即可计算出磁链ψr。

11、传统的磁链辨识方法具有操作简单，计算量小的优点，但由于整个辨识过程仅仅依赖于两组固定的输入和输出信号，也具有数据样本过少，无法覆盖一定工况范围的缺点。加之实际工程应用中往往对uq和id的测量存在测量噪声与测量误差，因此通过(4)式计算的磁链就会有一定的偏差。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对如何提高电机磁链常数的辨识精度和准确度的技术问题，提供一种永磁同步电机的在线磁链辨识方法。

2、一种永磁同步电机的在线磁链辨识方法，该永磁同步电机的在线磁链辨识方法包括如下步骤：

3、向永磁同步电机的d轴给定一个最小电流id_min，保持永磁同步电机的q轴电流为零，并使永磁同步电机的电转速ω初值也为零；

4、用给定的电流id_min拖动永磁同步电机同步旋转，使电转速ω从零逐渐递增；

5、当电转速ω达到预定值时，将向永磁同步电机的d轴输入一个变化在id_min和id_max间的呈三角波的时变电流id(t)；

6、测量永磁同步电机的q轴的输出时变电压uq(t)以及对应的永磁同步电机的d轴的时变电流id(t)；

7、根据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程，将时变电压uq(t)以及对应的时变电流id(t)迭代入预设的系统模型中，计算得到磁链ψr。

8、在其中一个实施例中，上述永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程为：

9、

10、在其中一个实施例中，上述预设的系统模型为：y(t)＝kx(t)+b。

11、在其中一个实施例中，所述根据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程，将时变电压uq(t)以及对应的时变电流id(t)迭代入预设的系统模型中，计算得到磁链ψr的步骤包括：

12、依据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程：

13、得到电压简化方程：

14、

15、将给定的id电流赋值为时变电流id(t)，则输出的uq也为时变电压uq(t)；

16、根据时变电流id(t)以及时变电压uq(t)，将上述的(2)式写成：uq(t)＝ωldid(t)+ωψr(5)；

17、利用系统模型：y(t)＝kx(t)+b，对上述的(5)式进行替代；

18、根据递推最小二乘法迭代估计出上述系统模型的k值和b值，由于ω已知，得到b值即可求出磁链ψr。

19、在其中一个实施例中，上述系统模型以及其k值和b值，满足

20、在其中一个实施例中，根据b值以及已知的ω，得到ψr＝b/ω(6)。

21、在其中一个实施例中，在所述根据递推最小二乘法迭代估计出上述系统模型的k值和b值，由于ω已知，得到b值即可求出磁链ψr的步骤之后，还包括以下步骤：

22、将多组的时变电流以及时变电压(id，uq)值进行多次递推最小二乘法迭代，能够估计出最符合原系统模型的b值；

23、根据所述最符合原系统模型的b值，得到误差范围最小的磁链ψr。

24、在其中一个实施例中，所述时变电流id(t)的值大于id_min且小于id_max。

25、在其中一个实施例中，所述时变电流id(t)的值随着时间的推移为一个叠加正固定垂直偏移的三角波。

26、上述永磁同步电机的在线磁链辨识方法，向永磁同步电机的d轴给定一个最小电流id_min，保持永磁同步电机的q轴电流为零，并使永磁同步电机的电转速ω初值也为零；用给定的电流id_min拖动永磁同步电机同步旋转，使电转速ω从零逐渐递增；将电机拖动到一个恒定转速，这样，在稳态工况下，电机的转子位置基本和d轴对齐；然后，判断电转速ω是否达到预定值，当电转速ω达到预定值时，将向永磁同步电机的d轴输入一个变化在id_min和id_max间的呈三角波的时变电流id(t)，目的是维持电机在整个辨识过程中能够稳定的以ω为电速度运行；最后，根据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程，将时变电压uq(t)以及对应的时变电流id(t)迭代入预设的系统模型中，计算得到磁链ψr。如此，上述永磁同步电机的在线磁链辨识能够极大提高电机磁链常数的辨识精度和准确度，同时算法也易于集成到电机控制器上实现在线辨识。

技术特征：

1.一种永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，上述永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程为：

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，上述预设的系统模型为：y(t)＝kx(t)+b。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，所述根据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程，将时变电压uq(t)以及对应的时变电流id(t)迭代入预设的系统模型中，计算得到磁链ψr的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，上述系统模型以及其k值和b值，满足

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，根据b值以及已知的ω，得到ψr＝b/ω  (6)。

7.根据权利要求4所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，在所述根据递推最小二乘法迭代估计出上述系统模型的k值和b值，由于ω已知，得到b值即可求出磁链ψr的步骤之后，还包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，所述时变电流id(t)的值大于id_min且小于id_max。

9.根据权利要求8所述的永磁同步电机的在线磁链辨识方法，其特征在于，所述时变电流id(t)的值随着时间的推移为一个叠加正固定垂直偏移的三角波。

技术总结本发明公开了一种永磁同步电机的在线磁链辨识方法，该方法包括：向永磁同步电机的d轴给定一个最小电流id_min，保持永磁同步电机的q轴电流为零，并使永磁同步电机的电转速ω初值也为零；使电转速ω从零逐渐递增，在稳态工况下，电机的转子位置基本和d轴对齐；当电转速ω达到预定值时，将向永磁同步电机的d轴输入一个变化在id_min和id_max间的呈三角波的时变电流id(t)，以维持电机在整个辨识过程中能够稳定的以ω为电速度运行；根据永磁同步电机旋转坐标系下的电压方程，将时变电压Uq(t)以及对应的时变电流id(t)迭代入预设的系统模型中，计算得到磁链ψr。如此，上述永磁同步电机的在线磁链辨识能够极大提高电机磁链常数的辨识精度和准确度。技术研发人员：陈定罡,聂金安,林国环受保护的技术使用者：华翼动力科技（东莞）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4