一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。本发明专利技术通过采用新型的MTPA策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了MTPA工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。且方法不受环境温度影响。且方法不受环境温度影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法


[0001]本专利技术属于永磁同步电机驱动控制领域；具体涉及一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。

技术介绍

[0002]目前内插式永磁同步电机多采用最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制策略，由于电机电参数受电机工作状态机环境温度的影响，具有波动性，因此MTPA工作曲线难以直接计算，需要通过大量测试工作标定MTPA工作曲线，工作量较大。另外预先标定的曲线无法对电机工作温度进行补偿，实际使用时仍存在一定偏差。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，通过采用新型的MTPA策略的控制条件，结合在线参数辨识方法，解决了MTPA工作点难以在线计算的难题，无需预先标定，且方法不受环境温度影响。
[0004]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
[0006]步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；
[0007]步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；
[0008]步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；
[0009]步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。
[0010]本专利技术的有益效果是：实现了MTPA控制最优工作点的在线计算，无需对电机进行转矩标定工作，节省的系统调试时间；同时，这种方法不受参数变化的影响，提高了系统的稳定性。
附图说明
[0011]附图1本专利技术与现有技术Ld与Ldd定义的差别示意图。
[0012]附图2本专利技术MTPA策略流程图。
[0013]附图3本专利技术所提算法和实际MTPA电流曲线示意图。
[0014]附图4电机空载状态下实际的dq轴电流。
[0015]附图5电机的电流动态响应波形。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例1
[0018]一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
[0019]步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；
[0020]步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；
[0021]步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；
[0022]步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。
[0023]进一步的，所述步骤1中电机的参数为非线性函数具体为，
[0024]电机的参数Ψ
d
、Ψ
q
为i
d
、i
q
的非线性函数，永磁体磁链Ψ
f
难以精确辨识，不在单独计算，以提高系统的精度；电机模型为，
[0025][0026]式中，Ψ
d
、Ψ
q
为电机在dq坐标系下的磁链，u
d
、u
q
、i
d
、i
q
为电机在dq坐标系下的电压与电流；
[0027]电机电流的计算公式为，
[0028][0029]最大转矩电流比MTPA的控制条件为，在相同的转矩输出条件下，寻找最小的i
s
值。
[0030]利用拉格朗日函数计算满足式最大转矩电流比MTPA的参数条件，构造用的拉格朗日函数为，
[0031][0032]式中，T
e0
为目标输出转矩，λ为构造拉格朗日函数引入的系数；
[0033]求解公式(3)的偏导数为，
[0034][0035]令
[0036][0037]式(5)简化为，
[0038][0039]最大转矩电流比MTPA的条件表示为，
[0040][0041]从式(7)可知，若要达成最大转矩电流比MTPA条件，需要辨识的参数共六个，分别是电机在dq坐标系下的磁链Ψ
d
和Ψ
q
；工作点处磁链变化的导数L
dd
、L
qq
、L
qd
和L
dq
；
[0042]一般来说，L
qd
、L
dq
的值较小，因此，为了简化，当L
qd
＝L
dq
＝0，式(7)变为
[0043][0044]辨识的量简化为四个，电机在dq坐标系下的磁链Ψ
d
、Ψ
q
和工作点处磁链变化的导数L
dd
、L
qq
；其中，Ψ
d
、Ψ
q
通过电压积分获得，需要辨识的量为L
dd
、L
qq
。
[0045]进一步的，所述步骤1中磁链的辨识具体为，
[0046]磁链与电压的关系为，
[0047][0048]式中，其中u
α
、u
β
是电机电压在静止坐标系下的分量，ψ
α
、ψ
β
是磁链电机磁链在静止坐标系下的分量。
[0049]从式(9)可知，磁链通过积分器实现辨识，但积分器存在直流偏置问题，不能直接采用，一般采用二阶广义积分器(Second
‑
Order Generalized Integrator，SOGI)形式或者高通滤波器代替，这里采用二阶广义积分器SOGI完成积分，SOGI传递函数为，
[0050][0051]式中，s为拉普拉斯变换的复变量。
[0052]注意，在ω＝0的情况下，采用积分器原理辨识磁链的方法将失效，输出一直为0；实际应用中，当速度低到一定程度，辨识精度迅速衰减；
[0053]磁链在静止坐标系下的估计值为，
[0054][0055]式中，是磁链估计值，U
α
(s)、U
β
(s)为电机电压传递函数；
[0056]转坐标系下的磁链估计值为，
[0057][0058]式中，θ为电机的电角度。
[0059]进一步的，所述步骤2工作点处磁链变化的导数的辨识具体为，
[0060]L
dd
与L
qq
与传统电机参数L
d
、L
q
定义不同，具体差别如图1所示；
[0061]L
dd
与L
qq
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：当电机的参数为非线性函数时，确定磁链的辨识；步骤2：确定工作点处磁链变化的导数的辨识；步骤3：基于步骤2的工作点处磁链变化的导数形成的MTPA控制率；步骤4：基于步骤3的MTPA控制率得到电流的指令值。2.根据权利要求1所述一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述步骤1中电机的参数为非线性函数具体为，电机的参数Ψ
d
、Ψ
q
为i
d
、i
q
的非线性函数，电机模型为，式中，Ψ
d
、Ψ
q
为电机在dq坐标系下的磁链，u
d
、u
q
、i
d
、i
q
为电机在dq坐标系下的电压与电流；电机电流的计算公式为，利用拉格朗日函数计算满足式最大转矩电流比MTPA的参数条件，构造用的拉格朗日函数为，式中，T
e0
为目标输出转矩，λ为构造拉格朗日函数引入的系数；求解公式(3)的偏导数为，令
式(5)简化为，最大转矩电流比MTPA的条件表示为，从式(7)可知，若要达成最大转矩电流比MTPA条件，需要辨识的参数共六个，分别是电机在dq坐标系下的磁链Ψ
d
和Ψ
q
；工作点处磁链变化的导数L
dd
、L
qq
、L
qd
和L
dq
；由于L
qd
和L
dq
可忽略，因此式(7)变为辨识的量简化为四个，电机在dq坐标系下的磁链Ψ
d
、Ψ
q
和工作点处磁链变化的导数L
dd
、L
qq
；其中，Ψ
d
、Ψ
q
通过电压积分获得，需要辨识的量为L
dd
、L
qq
。3.根据权利要求1所述一种基于参数辨识的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，所述步骤1中磁链的辨识具体为，在两相静止坐标系下，磁链与电压的关系为，式中，其中u
α
、u
β
是电机电压在静止坐标系下的分量，ψ
α
、ψ
β
是磁链电机磁链在静止坐标系下的分量；这里采用二阶广义...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜博超，姚凯，程远，崔淑梅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：