【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于永磁同步电机建模，具体涉及一种基于不对称模型的永磁同步电机参数辨识方法。
技术介绍
1、永磁同步电机具有高功率、高效率等优点，故被广泛地应用于各种场合。在对永磁同步电机进行建模时，通常采用三相对称模型，即电机的三相绕组电阻、电感和磁链等参数完全相同，从而降低建模和控制复杂度；但在实际应用中，电机加工存在的误差、电机运行过程中出现的相间短路等故障导致电感参数出现的不对称，同时在永磁同步电机类中的直线电机本身由于三相绕组空间分布不对称而存在固有的电感不对称。不对称一方面会导致电机建模存在系统性的误差，降低电机控制的性能；另一方面会给电机的参数辨识引入干扰，导致辨识精度和稳定性下降。由于不对称分量以非线性的方式耦合到电机方程中，所以若忽略不对称，其导致的电机控制和参数辨识性能下降问题将难以克服。
2、在现有的永磁同步电机参数辨识方法中，高频信号注入法由于其鲁棒性强、实现方法简单等优点而被用于辨识各类参数。如公开号为cn110112973a的中国专利申请提出了一种基于高频旋转电压注入的永磁同步电机电感参数辨识方法，在dq轴中注入高频正弦旋转电压，并利用高频响应电流辨识dq轴电感；又如公开号为cn112054730a的中国专利申请提出了一种永磁同步电机在线参数辨识方法，通过快速傅里叶变换计算高频电压电流的幅值和相位，基于响应方程辨识得到电阻和dq轴电感，并利用rls求解得到磁链。由此可见，现有针对永磁同步电机参数辨识的技术方案均基于永磁同步电机对称模型推导并辨识对称参数，当电机电感参数出现不对称时，现有技术无法辨
技术实现思路
1、鉴于上述，本专利技术提供了一种基于不对称模型的永磁同步电机参数辨识方法，通过建立电机的不对称模型，实现包括不对称参数在内的六种电机参数的在线辨识；辨识过程涉及两个频域的信号，从高频电流信号中可以辨识计算出电感参数和不对称参数，再基于低频域信号实现电阻和磁链的辨识。
2、一种基于不对称模型的永磁同步电机参数辨识方法，包括如下步骤：
3、(1)在永磁同步电机中，采用电角速度和电流双闭环矢量控制策略使电机稳定运行，然后向与同步dq轴坐标系呈45度夹角的轴坐标系中注入给定幅值和频率的高频电压信号，采样得到永磁同步电机的高频电流信号；
4、(2)利用dsogi(dual second-order generalized integrator，双二阶广义积分器)对高频电流信号的幅值和相位进行跟踪，提取dq轴高频电流幅值中的直流分量和交流分量；
5、(3)基于永磁同步电机不对称模型的高频电流响应方程，计算出永磁同步电机的d轴电感ld、q轴电感lq、不对称分量γ及其相位b；
6、(4)利用低频域的电压和电流信号结合步骤(3)辨识得到的四个参数，采用rls算法(recursive least square，递归最小二乘法)进一步辨识得到永磁同步电机的绕组电阻rs和永磁磁链ψf。
7、进一步地，所述永磁同步电机不对称模型考虑了永磁同步电机中由于三相绕组匝数不对称、三相绕组空间分布不对称、相间短路故障原因导致的电感不对称，从而在永磁同步电机中用不对称分量γ及其相位b对永磁同步电机中的不对称进行建模得到；由此，考虑了不对称的永磁同步电机三相电压通过坐标变换得到dq轴坐标系中的电压方程表达式如下：
8、
9、其中：ud和uq分别为永磁同步电机的d轴电压和q轴电压，id和iq分别为永磁同步电机的d轴电流和q轴电流，ωe为永磁同步电机的电角速度，θr为永磁同步电机的电速度，p表示微分算子。
10、进一步地，所述步骤(1)中注入高频电压信号的表达式如下：
11、
12、其中：和分别为高频电压信号在轴坐标系中的d轴分量和q轴分量，t表示时间，uin和ωin分别为高频电压信号的幅值和电角频率，且ωin应高于永磁同步电机电角频率ωe的50倍，uin应设定为永磁同步电机额定电压的20％～50％，高频电压信号的频率应低于永磁同步电机逆变器开关频率的1/2。
13、进一步地，在永磁同步电机不对称模型的高频电流响应中，由于计及不对称分量γ，dq轴高频电流幅值中包含直流分量和交流分量，故通过不对称模型推导得到高频电流信号的表达式如下：
14、
15、
16、其中：idh和iqh分别为高频电流信号在同步dq轴坐标系中的d轴分量和q轴分量，θδ为轴坐标系与dq轴坐标系的夹角，uin和ωin分别为高频电压信号的幅值和电角频率，t表示时间，ωe为永磁同步电机的电角频率。
17、进一步地，所述dq轴高频电流幅值中的直流分量和交流分量表达式如下：
18、
19、
20、
21、其中：idha_dc和idha_dc分别为idh幅值的直流分量和交流分量，iqha_dc和iqha_dc分别为iqh幅值的直流分量和交流分量。
22、进一步地，所述dsogi由两个二阶广义积分器组成，其传递函数如下：
23、
24、其中：ωg为中心频率，k为带宽参数，s为拉普拉斯算子，d(s)和q(s)分别为两个二阶广义积分器的传递函数，且分别用于提取高频电流信号中频率分量为ωg的同相位信号和正交信号，提取得到的信号幅值无衰减，相移分别为0度和90度；进而通过对同相位信号和正交信号的平方和进行开根号运算，并对同相位信号和正交信号的商进行反正切运算，即得到该频率分量的信号幅值和相位。
25、进一步地，所述步骤(2)中利用中心频率等于ωin的dsogi跟踪高频电流信号，得到dq轴的高频电流幅值；进而利用中心频率等于2ωe的二阶广义积分器d(s)跟踪幅值，分离得到dq轴高频电流幅值中的直流分量和交流分量即idha_dc、idha_dc、iqha_dc、iqha_dc；最后利用中心频率等于2ωe的dsogi跟踪得到dq轴高频电流幅值交流分量之和的幅值aac和相位，该相位即为待辨识参数b。
26、进一步地，所述步骤(3)中通过以下公式计算永磁同步电机的d轴电感ld、q轴电感lq以及不对称分量γ；
27、
28、其中：ad＝|idha_dc|，aq＝|iqha_dc|，aac为(idha_ac+iqha_ac)的幅值。
29、进一步地，所述步骤(4)中通过传感器采集永磁同步电机的三相电压和电流并转换至dq轴坐标系下，然后经过低通滤波器得到低频域的电压和电流信号，进而结合已辨识得到的d轴电感ld、q轴电感lq、不对称分量γ及其相位b通过rls算法进一步辨识得到永磁同步电机的绕组电阻rs和永磁磁链ψf。
30、进一步地，在永磁同步电机的电流控制闭环中，需注入固定负值的d轴电流，以防止rls辨识算法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于不对称模型的永磁同步电机参数辨识方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述永磁同步电机不对称模型考虑了永磁同步电机中由于三相绕组匝数不对称、三相绕组空间分布不对称、相间短路故障原因导致的电感不对称，从而在永磁同步电机中用不对称分量γ及其相位b对永磁同步电机中的不对称进行建模得到；由此，考虑了不对称的永磁同步电机三相电压通过坐标变换得到dq轴坐标系中的电压方程表达式如下：
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述步骤(1)中注入高频电压信号的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：在永磁同步电机不对称模型的高频电流响应中，由于计及不对称分量γ，dq轴高频电流幅值中包含直流分量和交流分量，故通过不对称模型推导得到高频电流信号的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述dq轴高频电流幅值中的直流分量和交流分量表达式如下：
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机参数辨识方法，
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述步骤(2)中利用中心频率等于ωin的DSOGI跟踪高频电流信号，得到dq轴的高频电流幅值；进而利用中心频率等于2ωe的二阶广义积分器D(s)跟踪幅值，分离得到dq轴高频电流幅值中的直流分量和交流分量即idhA_dc、idhA_dc、iqhA_dc、iqhA_dc；最后利用中心频率等于2ωe的DSOGI跟踪得到dq轴高频电流幅值交流分量之和的幅值Aac和相位，该相位即为待辨识参数b。
8.根据权利要求5所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过以下公式计算永磁同步电机的d轴电感Ld、q轴电感Lq以及不对称分量γ；
9.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过传感器采集永磁同步电机的三相电压和电流并转换至dq轴坐标系下，然后经过低通滤波器得到低频域的电压和电流信号，进而结合已辨识得到的d轴电感Ld、q轴电感Lq、不对称分量γ及其相位b通过RLS算法进一步辨识得到永磁同步电机的绕组电阻Rs和永磁磁链ψf。
10.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：在永磁同步电机的电流控制闭环中，需注入固定负值的d轴电流，以防止RLS辨识算法过程中电机方程欠秩。
...【技术特征摘要】
1.一种基于不对称模型的永磁同步电机参数辨识方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述永磁同步电机不对称模型考虑了永磁同步电机中由于三相绕组匝数不对称、三相绕组空间分布不对称、相间短路故障原因导致的电感不对称，从而在永磁同步电机中用不对称分量γ及其相位b对永磁同步电机中的不对称进行建模得到；由此，考虑了不对称的永磁同步电机三相电压通过坐标变换得到dq轴坐标系中的电压方程表达式如下：
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述步骤(1)中注入高频电压信号的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：在永磁同步电机不对称模型的高频电流响应中，由于计及不对称分量γ，dq轴高频电流幅值中包含直流分量和交流分量，故通过不对称模型推导得到高频电流信号的表达式如下：
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述dq轴高频电流幅值中的直流分量和交流分量表达式如下：
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：所述dsogi由两个二阶广义积分器组成，其传递函数如下：
7.根据权利要求6所述的永磁同...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢琴芬，邹子羽，李焱鑫，李勇德，崔京军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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