基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法技术

一种基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，属于永磁同步电机离线电感辨识技术领域。本发明专利技术针对现有离线电感辨识方法未充分考虑到电感随工况的实时变化，以及在小电流区间易受采样误差影响的问题。包括：基于d轴直流信号注入将电机转子定位在零位后，向电机dq轴同步注入频率相同、相位同步的方波电压信号；在方波电压信号注入过程中，对应每个采样周期对离散化的电压与感应电流进行采样，并去除三相零电流点；根据电压与感应电流采样结果，通过离散化积分运算对应求解离散化的磁链；再计算电机不同饱和工况下的电感辨识结果；最后采用多项式拟合算法进行拟合，获得离线电感曲面辨识结果。本发明专利技术用于离线电感曲面辨识。感曲面辨识。感曲面辨识。

【技术实现步骤摘要】
基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法


[0001]本专利技术涉及基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，属于永磁同步电机离线电感辨识


技术介绍

[0002]永磁同步电机因具有较高的功率密度和转矩密度，在不同工业领域均有着广泛适用性和重要的应用价值。目前永磁同步电机多样且复杂的控制方式通常对准确的电机电感信息及其实时变化特性十分依赖，所以永磁同步电机电感辨识方法具有重要意义。
[0003]通过信号注入实现的离线电感辨识，可通过灵活的信号注入方式选取，实现不同电机在多工况下的有效信息提取和状态解耦，具有较高的电感辨识效率和精度。然而目前电感辨识方法并未针对小电流区间内的采样误差进行研究和修正，同时现有方法难以实现不同饱和工况下电感曲面的获取。为了进一步提高电感辨识的精度，拓展算法通用化应用程度，需进一步研究考虑到采样误差的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法。
[0004]由于电机材料的电磁特性，导致电机不同工况下存在复杂的交叉饱和与磁饱和现象，进而电机电感数值会随工况的变化产生较大的变化。传统的离线电感辨识算法通常只能实现空载工况下的电感辨识，无法充分考虑到电感在不同饱和工况下的实时变化。再者，传统离线电感辨识方法中较少对电机小电流区间的采样误差进行研究，使得辨识结果产生误差。综上所述，为了提高离线电感辨识精度，进一步拓展算法应用范围，需要一种考虑采样误差的离线电感辨识方法。

技术实现思路

[0005]针对现有离线电感辨识方法未充分考虑到电感随工况的实时变化，以及在小电流区间易受采样误差影响的问题，本专利技术提供一种基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法。
[0006]本专利技术的一种基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，包括，
[0007]基于d轴直流信号注入将电机转子定位在零位后，向电机dq轴同步注入频率相同、相位同步的方波电压信号，所述方波电压信号幅值按预设周期数间隔自适应调整；
[0008]按预设周期数间隔确定采样周期；在方波电压信号注入过程中，对应每个采样周期对离散化的电压与感应电流进行采样；去除包含三相零电流点的采样周期离散化的电压与感应电流采样结果；根据保留的每个采样周期离散化的电压与感应电流采样结果，通过离散化积分运算对应求解离散化的磁链；
[0009]再基于离散化的磁链计算电机不同饱和工况下的电感辨识结果；
[0010]基于所有电感辨识结果采用多项式拟合算法进行拟合，获得离线电感曲面辨识结果。
[0011]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，方波电压信号包括d轴方波电压信号u
d
和q轴方波电压信号u
q
：
[0012][0013][0014]式中U
d
为d轴方波电压幅值，U
q
为q轴方波电压幅值，t为时间，k为方波电压信号注入周期计数，T
d
为d轴方波电压频率，T
q
为q轴方波电压频率。
[0015]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，T
d
和T
q
均为PWM频率的0.1
‑
0.2倍。
[0016]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，U
d
和U
q
的自适应调整方法为：
[0017][0018]式中l为dq轴注入方波电压信号变幅值组合数，l0为dq轴注入方波电压信号变幅值组合总个数，U
max
为电压幅值限制值；
[0019]每个l取值对应一个采样周期。
[0020]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，确定三相零电流点的方法包括：
[0021][0022]式中i
a
为A相电流，i
b
为B相电流，i
c
为C相电流，i
d
为采集的d轴离散化感应电流，i
q
为采集的q轴离散化感应电流，θ
e
为电机离线辨识转子初始位置，θ
e
＝0。
[0023]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，离散化的磁链计算方法包括：
[0024][0025]式中ψ
dn
为第n个采样周期的d轴离散化磁链，ψ
qn
为第n个采样周期的q轴离散化磁链，u
dn
为第n个采样周期的d轴方波电压信号，u
qn
为第n个采样周期的q轴方波电压信号，R
s
为定子电阻，i
dn
为第n个采样周期采集的d轴离散化感应电流，i
qn
为第n个采样周期采集的q轴离散化感应电流；n＝0,1,...,l0。
[0026]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，采样周期为2
‑
5个PWM周期。
[0027]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，电机不
同饱和工况下的电感辨识结果获得方法为：
[0028][0029]L
d
为d轴电感辨识结果，L
q
为q轴电感辨识结果，i
da
为当前采样周期与相邻前一采样周期d轴离散化感应电流平均值，i
qa
为当前采样周期与相邻前一采样周期q轴离散化感应电流平均值。
[0030]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，每对dq轴注入方波电压信号幅值组合对应的采样周期内i
d
和i
q
形成dq轴电流平面上一条轨迹线；
[0031]离线电感曲面辨识结果的获得方法包括：
[0032][0033]式中a
PQ
为d轴电感曲面拟合参数，b
PQ
为q轴电感曲面拟合参数；P＝0,1,2,
…
,P0，Q＝0,1,2,
…
,Q0；P为d轴多项式阶数，Q为q轴多项式阶数，P0为d轴多项式阶数最大值，Q0为q轴多项式阶数最大值。
[0034]根据本专利技术的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，a
PQ
和b
PQ
通过递推最小二乘法求解：
[0035]e＝y
‑
λ
T
ρ
[0036]y
T
＝[L
d
(i
d
,i
q
)](或[L
q
(i
d
,i
q
)])
[0037][0038]或
[0039]式中e为最小二乘法算法误差矩阵，y为最小二乘法算法输出矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，其特征在于包括，基于d轴直流信号注入将电机转子定位在零位后，向电机dq轴同步注入频率相同、相位同步的方波电压信号，所述方波电压信号幅值按预设周期数间隔自适应调整；按预设周期数间隔确定采样周期；在方波电压信号注入过程中，对应每个采样周期对离散化的电压与感应电流进行采样；去除包含三相零电流点的采样周期离散化的电压与感应电流采样结果；根据保留的每个采样周期离散化的电压与感应电流采样结果，通过离散化积分运算对应求解离散化的磁链；再基于离散化的磁链计算电机不同饱和工况下的电感辨识结果；基于所有电感辨识结果采用多项式拟合算法进行拟合，获得离线电感曲面辨识结果。2.根据权利要求1所述的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，其特征在于，方波电压信号包括d轴方波电压信号u
d
和q轴方波电压信号u
q
：：式中U
d
为d轴方波电压幅值，U
q
为q轴方波电压幅值，t为时间，k为方波电压信号注入周期计数，T
d
为d轴方波电压频率，T
q
为q轴方波电压频率。3.根据权利要求2所述的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，其特征在于，T
d
和T
q
均为PWM频率的0.1
‑
0.2倍。4.根据权利要求3所述的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，其特征在于，U
d
和U
q
的自适应调整方法为：式中l为dq轴注入方波电压信号变幅值组合数，l0为dq轴注入方波电压信号变幅值组合总个数，U
max
为电压幅值限制值；每个l取值对应一个采样周期。5.根据权利要求4所述的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，其特征在于，确定三相零电流点的方法包括：
式中i
a
为A相电流，i
b
为B相电流，i
c
为C相电流，i
d
为采集的d轴离散化感应电流，i
q
为采集的q轴离散化感应电流，θ
e
为电机离线辨识转子初始位置，θ
e
＝0。6.根据权利要求5所述的基于采样误差修正的永磁同步电机离线电感曲面辨识方法，其特征在于，离散化的磁链计算方法包括：式中ψ
dn
为第n...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奇维，王高林，刘少博，丁大尉，张国强，李斌兴，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：