一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法技术

本发明专利技术公开一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，包括以下步骤：获得电机的相电流i

【技术实现步骤摘要】
一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法


[0001]本专利技术涉及电机驱动控制领域，特别涉及一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、运行效率高等诸多优点，目前被广泛应用于交通运输、加工制造等领域。近年来，为了进一步提升永磁同步电机的功率密度，永磁同步电机的设计和应用均呈现出高速化甚至超高速的发展趋势，在例如燃料电池供气系统空气压缩机等特殊应用场景中，永磁同步电机的峰值转速已经超过100000rpm。受安装空间、传感器采样精度等因素的限制，在超高速(10万rpm级别及以上)永磁同步电机控制系统中必须采用无位置传感器控制技术对电机的转子位置进行实时准确的在线估计，以保证整个控制系统的稳定运行。目前高速条件下常用的转子位置估计方法大多基于永磁同步电机的基本电压模型展开，因而电压模型中包含的定子电阻、定子电感和永磁磁链等电机参数的准确性对转子位置估计的准确性和可靠性有很大影响。这些电机参数在电机运行过程中受磁场强度、电机温度等因素的影响会发生不同程度的变化，其中电机定子电感的变化幅度最大，变化频率最快。为了保证超高速永磁同步电机无位置传感器控制系统转子位置估计的准确性，需要对电机定子电感进行高实时性的在线辨识。现有的永磁同步电机定子电感在线辨识方法包括模型参考自适应观测器法、递推最小二乘法等，这些方法大多基于有位置传感器控制系统开发，在无位置传感器条件下只能使用估计获得的转子位置和速度代入运算，这样将不可避免地将转子位置估计误差引入定子电感辨识的运算过程，造成定子电感辨识的精度和可靠性变差，严重时会引发整个控制系统失稳。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法及系统，本专利技术利用了超高速电机交直轴电感相差不大或完全相同的特点，降低了运算模型的复杂度，同时利用粒子群算法解决了参数模型非线性的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，包括以下步骤：
[0005]获得超高速永磁同步电机的相电流i
a
和i
b
进行Clark变换，得到两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
；
[0006]获取两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，根据两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
以及两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，获取样本点信息；
[0007]对样本点信息进行样本预处理，得到辨识样本点；
[0008]对辨识样本点采用粒子群算法进行定子电感在线参数辨识，得到定子电感值。
[0009]优选地，获得超高速永磁同步电机的相电流i
a
和i
b
，具体包括以下步骤：
[0010]以控制器功率模块的开关周期为一个采样时间周期；每隔一个采样时间周期，利
用电流传感器采样获得超高速永磁同步电机的相电流i
a
和i
b
。
[0011]优选地，获取两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，根据两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
以及两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，获取样本点信息，具体包括以下步骤：
[0012]C1：根据两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
以及两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，计算得到中间变量s
α
和s
β
；
[0013][0014]式中：R为定子电阻；
[0015]C2：计算样本点信息，样本点信息包括样本点的两个状态量x1,x2和函数值y；
[0016][0017]式中，ψ
f
是电机的永磁磁链；
[0018]C3：样本点信息作为S
k
＝[x1,x2,y]储存到已采样样本数据集中；若k等于预设的最大采样数量kmax，则完成样本点采集。
[0019]优选地，对样本点信息进行样本预处理，得到辨识样本点，具体包括以下步骤：
[0020]计算所有已采样样本数据集中的样本点信息S1,S2,
…
,S
k
的状态量均值和函数值均值
[0021]计算各样本点的样本点信息与状态量均值的相对误差，舍弃相对误差大于预设的最大容许相对误差的相应样本点；
[0022]统计剩余样本点数量m，判断样本点数量m是否小于预设的定子电感在线辨识样本点数量M；若样本点数量m不小于预设的定子电感在线辨识样本点数量M，剩余各个样本点均分别计算其相对误差η
x1
、相对误差η
x2
和相对误差η
y
的总和，挑选其中误差总和最小的M个样本点作为辨识样本点。
[0023]优选地，计算各样本点的样本点信息与状态量均值的相对误差，舍弃相对误差大于预设的最大容许相对误差的相应样本点，具体包括以下步骤：
[0024]计算各样本点的样本点信息的状态量x1与状态量均值的相对误差η
x1
，舍弃相对误差η
x1
大于预设的最大容许相对误差η
x1,max
的相应样本点；
[0025]计算各样本点的样本点信息的状态量x2与状态量均值的相对误差η
x2
，舍弃相对误差η
x2
大于预设的最大容许相对误差η
x2,max
的相应样本点；
[0026]计算各样本点的样本点信息的函数值y与函数值均值的相对误差η
y
，舍弃相对误差η
y
大于预设的最大容许相对误差η
y,max
的相应样本点。
[0027]优选地，对辨识样本点采用粒子群算法进行定子电感在线参数辨识，得到定子电感值，具体包括以下步骤：
[0028]E1：初始化粒子群，在定子电感可能的取值范围内随机生成N
‑
2个粒子，增加定子电感初值和上次辨识的定子电感值合计N个粒子组成第一代粒子种群的初始位置，记作同时在定子电感变化速度可能的取值范围内生成第一代种群各个粒子的初始速度，记作
[0029]E2：利用辨识样本点计算各个粒子的适应度值J，将各个粒子的初始位置作为其当前的个体最优位置，记作P1,P2…
P
N
，将适应度值J最低的位置作为当前的种群最优位置，记作G
best
，适应度值的计算方法如下；
[0030][0031]式中：为粒子的位置；J为适应度值；代表使用当前粒子位置计算获得的y值，j表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：获得超高速永磁同步电机的相电流i
a
和i
b
进行Clark变换，得到两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
；获取两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，根据两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
以及两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，获取样本点信息；对样本点信息进行样本预处理，得到辨识样本点；对辨识样本点采用粒子群算法进行定子电感在线参数辨识，得到定子电感值。2.根据权利要求1所述的一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，其特征在于，获得超高速永磁同步电机的相电流i
a
和i
b
，具体包括以下步骤：以控制器功率模块的开关周期为一个采样时间周期；每隔一个采样时间周期，利用电流传感器采样获得超高速永磁同步电机的相电流i
a
和i
b
。3.根据权利要求1所述的一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，其特征在于，获取两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，根据两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
以及两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，获取样本点信息，具体包括以下步骤：C1：根据两相静止坐标系下的定子电流i
α
和i
β
以及两相静止坐标系下的电压指令u
α
和u
β
，计算得到中间变量s
α
和s
β
；式中：R为定子电阻；C2：计算样本点信息，样本点信息包括样本点的两个状态量x1,x2和函数值y；式中，ψ
f
是电机的永磁磁链；是电机电角速度；C3：样本点信息作为S
k
＝[x1,x2,y]储存到已采样样本数据集中；若k等于预设的最大采样数量kmax，则完成样本点采集。4.根据权利要求3所述的一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，其特征在于，对样本点信息进行样本预处理，得到辨识样本点，具体包括以下步骤：计算所有已采样样本数据集中的样本点信息S1,S2,
…
,S
k
的状态量均值和函数值均值计算各样本点的样本点信息与状态量均值的相对误差，舍弃相对误差大于预设的最大容许相对误差的相应样本点；统计剩余样本点数量m，判断样本点数量m是否小于预设的定子电感在线辨识样本点数量M；若样本点数量m不小于预设的定子电感在线辨识样本点数量M，剩余各个样本点均分别
计算其相对误差η
x1
、相对误差η
x2
和相对误差η
y
的总和，挑选其中误差总和最小的M个样本点作为辨识样本点。5.根据权利要求4所述的一种超高速永磁同步电机定子电感在线辨识方法，其特征在于，计算各样本点的样本点信...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢济垒，庄兴明，
申请(专利权)人：北京理工华创电动车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：