一种永磁同步电机参数在线辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机参数在线辨识方法，所述方法包括以下步骤：实时采集永磁同步电机的三相定子电流、转子位置及转速；建立永磁同步电机在d

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机参数在线辨识方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机参数辨识领域，更具体涉及一种永磁同步电机参数在线辨识方法。

技术介绍

[0002]目前针对永磁同步电机的最常采用的控制策略为矢量控制和直接转矩控制。永磁同步电机的控制性能对交直轴电感、永磁体磁链等参数有着较强的依赖性，但受到磁饱和程度、温度等影响，参数量值在系统运行过程中通常会有着较大的变化。因此，研究永磁同步电机参数在线辨识有着重要的现实意义。
[0003]中国专利授权公开号CN110112975A，公开了一种电机参数在线辨识方法及系统，包括：获取电机的三相交流电流；通过对三相交流电流进行坐标变换得到直轴电流反馈与交轴电流反馈；给定一个直轴电流与直轴电流反馈进行比例积分调节得到直轴电压，给定一个交轴电流与交轴电流反馈进行比例积分调节得到交轴电压；根据电机不同状态，将直轴
‑
交轴电流变换为α
‑
β轴电流，通过不同状态下的电压方程计算出所需辨识的参数，该专利申请能够大幅提高参数的辨识效率，保证控制电机性能的稳定性，尤其是在电机的高速工况下，防止了电机的失控导致安全事故的发生。但是整个过程没有考虑电压估算误差，从而影响辨识精度，其次对不同状态下的电压方程计算的方式获得所需辨识的参数，计算过程相对繁琐，导致算法运行时间较长，参数辨识所需时间长。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于现有永磁同步电机参数在线辨识方法中电压估算误差对辨识精度的影响的问题。
[0005]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：一种永磁同步电机参数在线辨识方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤一：实时采集永磁同步电机的三相定子电流、转子位置及转速；
[0007]步骤二：建立永磁同步电机在d
‑
q旋转坐标系下的简化数学模型，并对其进行离散化，推导出用于参数辨识的适应度函数；
[0008]步骤三：使用电压指令估算定子电压；
[0009]步骤四：对采集的预设数量的数据进行预处理，剔除不合格的数据，剔除的数据不参与参数辨识过程；
[0010]步骤五：通过粒子群优化算法求解适应度函数的最优值，获取参数辨识结果。
[0011]本专利技术使用电压指令估算定子电压，为减小逆变器非线性因素造成的电压估算误差，对采集的预设数量的数据进行预处理，剔除不合格的数据，剔除的数据不参与参数辨识过程，提升了参数辨识的准确性。
[0012]进一步地，所述步骤二包括：
[0013]通过公式建立永磁同步电机在d
‑
q旋转坐标系下的简化数学模型；其中，u
d
和u
q
分别是d轴和q轴定子电压，i
d
和i
q
分别是d轴和q轴定子电流；L
d
和L
q
分别是d轴和q轴电感；R
s
是定子电阻；ψ
f
是永磁体磁链；ω
e
是转子电角速度；
[0014]对数学模型进行离散化，得到永磁同步电机的离散动态电压方程
[0015][0016]其中，T
s
是采样周期，k是第k时刻；
[0017]消去离散动态电压方程中的定子电阻，得到：
[0018]u
q
(k)i
d
(k)
‑
u
d
(k)i
q
(k)＝G1L
d
+G2L
q
+G3ψ
f
[0019]其中，
[0020][0021][0022]G3＝ω
e
(k)i
d
(k)
[0023]建立相应的适应度函数为：
[0024][0025]其中，和分别是d轴和q轴电感的估计值；是永磁体磁链的估计值；n是采集的数据量。
[0026]更进一步地，所述步骤三包括：
[0027]使用电压指令估算定子电压的关系式为
[0028][0029]其中，
[0030][0031][0032]式中，和分别是d轴和q轴电压指令值，V
dead
是由逆变器非线性因素造成的等效
误差电压；T
d
是SVPWM中设置的死区时间；T
on
和T
off
分别是逆变器开关器件开通和关断时的延迟时间；T
pwm
是开关周期；V
dc
是逆变器的直流母线电压；V
ce0
是IGBT的导通电压；V
d0
是续流二极管的导通电压；θ是电机转子位置；i
as
、i
bs
、i
cs
是三相电流；sign()是符号函数。
[0033]进一步地，所述步骤四包括：
[0034]将已采集的预设数量的数据存储在一个数组中，计算三相电流k
‑
1时刻与k时刻的乘积，当乘积小于或等于0时，清除k时刻及前后组的数据，同时清除数组首尾组的数据，不再参与参数辨识过程，其中，X
num
是每个电流过零点清除的数据总量。
[0035]更进一步地，每个电流过零点清除的数据总量为X
num
∈Z，式中，Z是整数集。
[0036]进一步地，所述步骤五包括：通过粒子群优化算法求解适应度函数的最小值，求得适应度函数的最小值的情况下，对应的d轴和q轴电感值以及永磁体磁链的值即为永磁同步电机所需辨识参数的真实值。
[0037]更进一步地，所述通过粒子群优化算法求解适应度函数的最小值的过程为：
[0038]给永磁同步电机设定额定参数作为第一次参数辨识的结果或者将以往参数辨识得到的结果作为第一次参数辨识结果；
[0039]通过公式建立关于粒子序号与迭代次数的函数P
c
，式中，k1是种群粒子对应的最小P
c
值，k2是粒子对应P
c
值随迭代次数线性变化的比例系数，k3是粒子对应P
c
值随粒子序号呈指数变化的比例系数，Iter是当前迭代次数，i是粒子的序号，N是粒子群的种群规模；
[0040]将当前参数辨识结果作为粒子群优化算法下一次参数辨识的已知有效真实参数信息；当将当前参数辨识结果代入下一次辨识算法过程中得到的适应度函数值F
last
小于粒子种群历史最优位置对应的适应度函数值F
zbest
时，若rand≤P
c
，则使用第一更新规律更新粒子信息，若rand>P
c
，则使用第二更新规律更新粒子信息；当F
last
大于F
zbest
时，则使用第二更新规律更新粒子信息，粒子群优化算法在每次迭代时重复以上过程，直至迭代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机参数在线辨识方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：实时采集永磁同步电机的三相定子电流、转子位置及转速；步骤二：建立永磁同步电机在d
‑
q旋转坐标系下的简化数学模型，并对其进行离散化，推导出用于参数辨识的适应度函数；步骤三：使用电压指令估算定子电压；步骤四：对采集的预设数量的数据进行预处理，剔除不合格的数据，剔除的数据不参与参数辨识过程；步骤五：通过粒子群优化算法求解适应度函数的最优值，获取参数辨识结果。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数在线辨识方法，其特征在于，所述步骤二包括：通过公式建立永磁同步电机在d
‑
q旋转坐标系下的简化数学模型；其中，u
d
和u
q
分别是d轴和q轴定子电压，i
d
和i
q
分别是d轴和q轴定子电流；L
d
和L
q
分别是d轴和q轴电感；R
s
是定子电阻；ψ
f
是永磁体磁链；ω
e
是转子电角速度；对数学模型进行离散化，得到永磁同步电机的离散动态电压方程其中，T
s
是采样周期，k是第k时刻；消去离散动态电压方程中的定子电阻，得到：u
q
(k)i
d
(k)
‑
u
d
(k)i
q
(k)＝G1L
d
+G2L
q
+G3ψ
f
其中，其中，G3＝ω
e
(k)i
d
(k)建立相应的适应度函数为：其中，和分别是d轴和q轴电感的估计值；是永磁体磁链的估计值；n是采集的数据量。3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机参数在线辨识方法，其特征在于，所述步骤三包括：
使用电压指令估算定子电压，使用电压指令估算定子电压的关系式为其中，其中，式中，和分别是d轴和q轴电压指令值，V
dead
是由逆变器非线性因素造成的等效误差电压；T
d
是SVPWM中设置的死区时间；T
on
和T
off
分别是逆变器开关器件开通和关断时的延迟时间；T
pwm
是开关周期；V
dc
是逆变器的直流母线电压；V
ce0
是IGBT的导通电压；V
d0
是续流二极管的导通电压；θ是电机转子位置；i
as
、i
bs
、i
cs
是三相电流；sign()是符号函数。4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数在线辨识方法，其特征在于，所述步骤四包括：将已采集的预设数量的数据存储在一个数组中，计算三相电流k
‑
1时刻与k时刻的乘积，当乘积小于或等于0时，清除k时刻及前后组的数据，同时清除数组首尾组的数据，不再参与参数辨识过程，其中，X

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淑英，李婕，谢震，张兴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：