一种永磁同步电机参数测量方法技术

本发明专利技术涉及电机参数测量技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机参数测量方法，具体包括步骤：建立以电流为状态变量的d、q轴电流状态方程，对d、q轴的未知扰动进行建模得到d、q轴集中扰动模型，分别建立d轴、q轴对应的初始扰动观测器；将直流电压误差作为已知扰动输入扰动观测器中，获取d轴、q轴的未知扰动，获取电阻参数测量值和电感参数测量值；按不同周期执行步骤S1

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机参数测量方法


[0001]本专利技术涉及电机参数测量
，尤其涉及一种永磁同步电机参数测量方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具备高转矩密度、高效率、调速性能好等优点，在数控机床、电力牵引驱动、航空航天、国防军工等对性能和效率有高要求的场合得到了广泛的应用。典型的永磁同步电机控制系统拓扑由外环转速环和内环电流环组成，转速环根据转速指令和转速反馈值计算出电流内环的电流指令，因此转速环控制性能的好坏直接决定了电机的调速性能。
[0003]需要说明的是，传统永磁同步电机控制策略依赖于电机精确的数学模型，因此，当电机的参数发生变化时，其控制性能会明显下降。事实上，在复杂运行工况下，永磁电机驱动系统不可避免参数变化的问题。实际应用中，电机的定子电阻会随温度发生变化，温度升高，电阻增大；而电感又随磁路饱和程度而变化，定子电流增大，磁路饱和程度增加，电感下降。这些电气参数在运行过程中发生的变化将导致控制器性能下降，进而影响电机工作中的稳定性；现有的计算方法中常见的参数辨识方法有最小二乘法、模型参考自适应法、扩展卡尔曼滤波器法、仿射投影法等等，这几类方法普遍存在计算量大，收敛速度不足等问题；且由于逆变器的非线性问题会显著影响系统对上述电气参数的测量精度，不利于对永磁电机驱动系统的优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种永磁同步电机参数测量方法，用以解决上述现有技术的缺陷，通过在扰动观测器中引入了由逆变器非线性引入的d、q轴电压误差后，不仅降低了参数辨识的误差，同时降低了观测器的负担，降低对观测器的其他参数的要求，有助于降低参数辨识的脉动，提高电机控制系统的工作效率。
[0005]本专利技术提供一种永磁同步电机参数测量方法，包括步骤：
[0006]S1建立以电流为状态变量的d、q轴电流状态方程；
[0007]S2基于d、q轴电流状态方程，对d、q轴的未知扰动进行建模得到d、q轴集中扰动模型，分别建立d轴、q轴对应的初始扰动观测器；
[0008]S3将逆变器非线性产生的直流电压误差作为已知扰动输入所述初始扰动观测器中，获取d轴的未知扰动和q轴的未知扰动，获取电阻参数测量值和电感参数测量值；
[0009]S4按不同周期执行步骤S1
‑
S3分别对电机参数进行测量，输出电阻参数测量值和电感参数测量值；
[0010]其中，电阻参数的测量周期大于电感参数的测量周期。
[0011]进一步，根据本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，所述d、q轴电流状态方程为：
[0012][0013]其中，i
d
为同步坐标系下的d轴电流、i
q
为同步坐标系下的q轴电流、u
d
为同步坐标系下的d轴电压、u
q
为同步坐标系下的q轴电压；R
s
为定子电阻、L
s
为定子电感、ψ
f
为永磁体磁链、ω
e
为转子转速。
[0014]进一步，根据本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，步骤S2中，d轴的未知扰动为包含电机电感参数的未知项，q轴的未知扰动为包含电阻参数的未知项。
[0015]进一步，根据本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，步骤S3中，逆变器非线性产生的直流电压误差为：
[0016][0017][0018]其中，U
e
为逆变器输出电压误差量的幅值，U
dc
为母线电压；
[0019]T
d
为死区时间，T
on
为开关管开通延迟，T
off
为开关管关断延迟，T
s
为开关周期；V
sat
为开关管的饱和管压降，V
dio
为反并联体二极管导通压降；为定子电流矢量与q轴的夹角，电机稳态运行时保持不变；k为表述谐波次数的正整数。
[0020]进一步，根据本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，逆变器非线性产生的直流电压误差Δu
d
和Δu
q
包括直流分量和谐波分量，将所述直流分量输入所述初始扰动观测器中后，获取新的扰动观测器：
[0021]对q轴以R
s
为未知量，获取q轴扰动观测器：
[0022][0023]其中，为q轴电流的观测值；
[0024]为包含电阻估计项的观测值；
[0025]为系统的已知扰动；
[0026]e
′
＝z
′1‑
i
q
，为q轴电流的观测误差；
[0027][0028]β1与β2为观测器参数。
[0029]进一步，根据本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，逆变器非线性产生的直流电压误差Δu
d
和Δu
q
包括直流分量和谐波分量，将所述直流分量输入所述初始扰动
观测器中后，获取新的扰动观测器：
[0030]对d轴以L
s
为未知量，获取d轴扰动观测器：
[0031][0032]其中，为d轴电流的观测值；
[0033]为包含电阻估计项的观测值；
[0034]为系统的已知扰动；
[0035]e
′
＝z
′1‑
i
q
，代表d轴电流的观测误差；
[0036][0037]β1与β2为观测器参数。
[0038]进一步，根据本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，根据所述q轴扰动观测器，获取电阻测量结果为：
[0039][0040]根据所述d轴扰动观测器，获取电感测量结果为：
[0041][0042]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述永磁同步电机参数测量方法的步骤。
[0043]本专利技术提供的一种永磁同步电机参数测量方法，通过对电气参数不准确的问题进行了建模，将包含电机电感和电阻参数的未知项作为未知扰动，针对传统扰动观测器进行改进，将逆变器非线性引起的直流电压误差作为已知扰动加入扰动观测器中，不仅提高了电气参数的辨识精度同时降低了观测器的负担，最后再利用未知扰动的观测值获取电阻、电感辨识结果。由于电阻、电感辨识结果存在交叉耦合，无法直接求解得到对应的电阻、电感测量值，通过对辨识结果方程的时分复用，交叉更新，实现对电阻、电感参数的测量，有利于提高电阻、电感参数的测量精度，能够以此实现对永磁电机驱动系统的优化。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机参数测量方法，其特征在于，包括步骤：S1建立以电流为状态变量的d、q轴电流状态方程；S2基于d、q轴电流状态方程，对d、q轴的未知扰动进行建模得到d、q轴集中扰动模型，分别建立d轴、q轴对应的初始扰动观测器；S3将逆变器非线性产生的直流电压误差作为已知扰动输入所述初始扰动观测器中，获取d轴的未知扰动和q轴的未知扰动，获取电阻参数测量值和电感参数测量值；S4按不同周期执行步骤S1
‑
S3分别对电机参数进行测量，输出电阻参数测量值和电感参数测量值；其中，电阻参数的测量周期大于电感参数的测量周期。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数测量方法，其特征在于，所述d、q轴电流状态方程为：其中，i
d
为同步坐标系下的d轴电流、i
q
为同步坐标系下的q轴电流、u
d
为同步坐标系下的d轴电压、u
q
为同步坐标系下的q轴电压；R
s
为定子电阻、L
s
为定子电感、ψ
f
为永磁体磁链、ω
e
为转子转速。3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机参数测量方法，其特征在于，S2中,d轴的未知扰动为包含电机电感参数的未知项，q轴的未知扰动为包含电阻参数的未知项。4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机参数测量方法，其特征在于，S3中,逆变器非线性产生的直流电压误差为：非线性产生的直流电压误差为：其中，U
e
为逆变器输出电压误差量的幅值，U
dc
为母线电压；T
d
为死区时间，T
on
为开关管开通延迟，T
off
为开关管关断延迟，T
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，杨帆，郑逸飞，张雅晖，姜峰，罗成，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：