一种同步电机电感参数辨识方法及其实现系统技术方案

本发明专利技术公开一种同步电机电感参数辨识方法及其实现系统，首先确定电机的转子磁极轴位置，得到磁极坐标轴d-q轴，然后向电机的d轴注入一定幅值的高频电压或电流信号，获取d轴的反馈高频电流或电压中与注入高频电压或电流频率相同的反馈高频电流或电压分量的幅值，根据所述d轴反馈高频电流或电压分量的幅值计算d轴电感Ld。本发明专利技术易于实现，对电机反馈电流采样精度要求不高，注入电机的高频电压信号的频率和幅值也容易控制，可直接辨识得到电机的d轴电感和q轴电感，电机轴无论是处于自由态，还是处于抱紧状态，都不影响辨识的精度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开一种电感参数辨识方法及其实现系统，特别是一种同步电机电感参数辨识方法及其实现系统。
技术介绍
永磁同步电机具有功率密度大、损耗小、效率高、功率因数高、适合直驱等优点，在电气传动领域应用越来越广泛。在早期，同步电机通常采用带编码器反馈的矢量控制或者采用开环V/F控制，应用领域受到很大限制。目前，同步电机的无速度传感器矢量控制技术已被少数变频器厂家所掌握并将其应用于塑料、机械、油田、风机、水泵等领域。无速度传感器矢量控制通常采用转子磁链(即永磁体磁链)定向策略，而辨识电机的转子磁链需要知道电机的电感参数，包括直流电感Ld以及交轴电感Lq。目前，辨识同步电机的直流电感Ld以 及交轴电感Lq通常采用脉冲电压冲击法，方法步骤如下I、选取任意坐标为d轴(即磁极轴)，发出d轴电压，将转子的磁极吸引到d轴；2、向电机施加一个固定的d轴脉冲电压，同时采样d轴的反馈电流，根据公式 U鸟jd=2(l—e ^ )计算得到d轴电感； rS3、向电机施加短时间的固定q轴脉冲电压，同时采样q轴反馈电流，根据公式 rS tUi =^-(\-e )计算得到q轴电感。上述方法具有如下的缺点I、需要通过施加直流的方法来得到电机的d轴(转子磁极轴)，如果电机的轴无法转动，比如电梯曳引机等带抱闸机械，则无法得到电机的d轴；2、要先得到电机的定子电阻rs，而定子电阻rs的精度会影响辨识的电感参数的精度；3、施加的固定电压幅值不容易选取，如果施加的固定电压幅值过大，会造成过流；如果施加的固定电压幅值过小，则电流小，影响检测精度。同时q轴电压施加的时间要求要比较短，否则电机会转动，容易造成q轴电感参数辨识不准。4、由于施加固定电压的时间比较短，对电流采样要求较高，要求电流采样快而且准，否则容易造成参数辨识偏差。
技术实现思路
针对上述提到的现有技术中的同步电机的直流电感Ld以及交轴电感Lq检测、计算比较困难的缺点，本专利技术提供一种同步电机电感参数辨识方法及其实现系统，该方法在不增加硬件的基础上，能静态辨识电机电感参数。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是一种同步机电感参数辨识方法，该方法为首先确定电机的转子磁极轴位置，得到磁极坐标轴d_q轴，然后向电机的d轴注入一定幅值的高频电压或电流信号，获取d轴的反馈高频电流或电压中与注入高频电压或电流频率相同的反馈高频电流或电压分量的幅值，根据所述d轴反馈高频电流或电压分量的幅值计算d轴电感Ld。本专利技术同时提供一种实现上述的同步电机电感参数辨识方法的系统，系统包括初始磁极定位模块、d轴高频电压/电流注入模块、d轴带通滤波模块、d轴电感计算模块，其中所述初始磁极定位模块，用于确定电机的转子磁极轴位置，得到磁极坐标轴d_q轴；所述d轴高频电压/电流注入模块，根据所述初始磁极定位模块确定的磁极轴位置，将一定幅值的高频电压或电流注入电机的d轴；所述d轴带通滤波模块，用于提取d轴的反馈高频电流或电压中与注入与电压或电流同频率的高频电流或电压的d轴分量；所述d轴电感计算模块，用于根据所述d轴分量，计算高频反馈电流或电压d轴分量的幅值，并根据d轴分量的幅值计算得到d轴电感。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括所述确定电机的转子磁极轴位置，得到磁极坐标轴d_q轴步骤包括向同步电机中任意选取的Y-S坐标系中的Y轴上注入一组幅值从0逐渐增大的高频正弦电压或电流信号；获取反馈高频电流或电压的Y轴和S轴分量并对其进行坐标X-K变换，根据变换结果得到磁极位置角所述X-K坐标轴超前Y-S坐标轴45度；根据得到的磁极位置角吣调整Y-S坐标，使之逐渐逼近电机的磁极坐标d-q轴，直至吣达到稳定，此时Y-6坐标即为d-q坐标。所述的向同步电机中任意选取的Y-S坐标系中的Y轴上注入幅值从0逐渐增大的电压或电流信号，直到反馈高频电流或电压的Y轴幅值达到设定值，或者注入的高频电压或电流幅值达到设定值时，注入的高频电压或电流幅值保持不变，此时向同步电机Y轴上注入的电压或电流信号幅值等于向电机的d轴注入的高频电压或电流信号的幅值，用于计算d轴电感Ld。所述的计算d轴电感Ld之后还包括计算q轴电感Lq，具体包括向电机的q轴注入一定幅值的高频电压或电流信号，获取q轴的反馈高频电流或电压中与注入高频电压或电流频率相同的反馈高频电流或电压分量的幅值，根据所述q轴反馈高频电流或电压分量的幅值计算q电感Lq。所述的计算q轴电感Lq之前，还包括下述步骤向d轴注入一固定值的直流电流；并将所述向d轴注入的直流电流与同步电机反馈电流的d轴直流分量进行PI调节;将PI调节得到的d轴电压与q轴上注入的正弦高频电压叠加；逐渐增加注入到q轴上的高频电压或电流幅值，直到反馈电流或电压的幅值达到设定值，或向q轴注入的高频电压或电流幅值达到设定值。所述PI调节时，采用的同步电机反馈电流或电压的d轴直流分量，是采用低通滤波器得到反馈电流或电压的直流分量。所述向电机的d轴注入一定幅值的高频电压或电流信号是将高频电压或电流信号通过逆变器的PWM模块注入电机d轴的，所述注入的高频电压或电流信号的频率大于同步电机的额定频率，小于逆变器的PWM载波频率。所述向电机的q轴注入一定幅值的高频电压或电流信号是将高频电压或电流信号通过逆变器的PWM模块注入电机q轴的，所述注入的高频电压或电流信号的频率大于同步电机的额定频率，小于逆变器的PWM载波频率。所述的系统还包括q轴高频电压/电流注入模块、q轴带通滤波模块和q轴电感计算模块，其中所述q轴高频电压/电流注入模块，将一定幅值的高频电压或电流注入电机的q轴；所述q轴带通滤波模块，用于提取q轴的反馈高频电流或电压中与注入与电压或电流同频率的高频电流或电压的q轴分量；q轴电感计算模块，用于根据所述q轴分量，计算高频反馈电流或电压q轴分量的幅值，并根据q轴分量的幅值计算得到q轴电感。所述的系统还包括直流PI调节器模块，用于将磁极轴锁定，保证向注入q轴高频电压或电流时磁极轴不转动，令注入d轴的直流电流为一设定值，与反馈的电流或电压的直流分量进行PI调节，得到d轴电压或电流，将直流PI调节器模块输出的d轴电压与q轴高频电压/电流注入模块注入的高频电压进行叠加。所述PI调节器模块通过电流/电压低通滤波器模块获取反馈电流的直流分量。所述的系统还包括逆变器SVPWM模块，d轴高频电压/电流注入模块通过逆变器的SVPWM模块将注入的高频电压或电流输入到同步电机d轴；q轴高频电压/电流注入模块通过逆变器的SVPWM模块将注入的高频电压或电流输入到同步电机q轴。本专利技术的有益效果是通过本专利技术可以在不增加硬件成本的基础上即可在通用变频器上实现比较准确的辨识同步电机的d轴电感和q轴电感。本专利技术易于实现，对电机反馈电流采样精度要求不高，注入电机的高频电压信号的频率和幅值也容易控制，可直接辨识得到电机的d轴电感和q轴电感，电机轴无论是处于自由态，还是处于抱紧状态，都不影响辨识的精度。通过本专利技术可实现对表贴式同步电机、内嵌式同步电机和电励磁同步电机的d轴电感和q轴电感比较准确的辨识，通过辨识得到的参数可用于对同步电机的矢量控制算法中。下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。附图说明图I为本专利技术所采用的坐标系及其相互关系。 图2为本专利技术辨识d轴电感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉雷，徐铁柱，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：