基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法，其包括以下步驟：（1）在上上周期(k-2)Ts和上一周期(k-1)T內(nèi)分別建立永磁同步電機(jī)離散電壓方程；（2）根據(jù)步驟（1）得到永磁同步電機(jī)的增量形式數(shù)學(xué)模型；（3）在步驟（2）的基礎(chǔ)上結(jié)合模型參考自適應(yīng)原理建立基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法：u(k-1)=uq(k-1)-uq(k-2)，其中，iq(k)、Lq(k)分別是當(dāng)前控制周期永磁同步電機(jī)定子q軸電流、q軸電感的辨識(shí)結(jié)果，是iq(k)的估計(jì)值，ε(k)是參考模型和可調(diào)模型輸出的差，參考電壓的增量(uq(k-1)-uq(k-2))不為零，β為自適應(yīng)增益，是Ts/Lq(k)的辨識(shí)結(jié)果。本發(fā)明可以廣泛在永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)領(lǐng)域中應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)電感辨識(shí)算法，特別是關(guān)于基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著永磁材料性能的不斷提高和完善，永磁電機(jī)研究開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的逐步成熟,永磁同步電機(jī)向大功率化、高性能和微型化發(fā)展。由于采用永磁體提供氣隙磁通，永磁同步電機(jī)均具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在高性能伺服控制等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]永磁同步電機(jī)的高性能應(yīng)用場(chǎng)合通常需要實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確快速控制。永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電流密切相關(guān)。為提高永磁同步電機(jī)的電流性能而采用的新穎控制策略如預(yù)測(cè)控制等等，對(duì)電機(jī)數(shù)學(xué)模型及其參數(shù)的準(zhǔn)確性提出了較高要求。電感是與電流變化速度密切相關(guān)的電機(jī)參數(shù)。電流的高性能控制策略或者參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)則往往要使用到電感這一參數(shù)。
[0004]采用參數(shù)在線辨識(shí)方案是獲取電機(jī)參數(shù)的一種有效手段。目前已有的電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方案往往以d、q軸電壓方程為電機(jī)數(shù)學(xué)模型，同時(shí)辨識(shí)電阻、電感、磁鏈等多個(gè)電機(jī)參數(shù)，使得系統(tǒng)復(fù)雜，且通常需要相當(dāng)大的運(yùn)算量。在電力傳動(dòng)進(jìn)入低成本時(shí)代的當(dāng)前背景下，迫切需要軟硬件開(kāi)銷(xiāo)少的電機(jī)參數(shù)在線辨識(shí)算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供能夠大幅減少計(jì)算量和降低參數(shù)敏感性的基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法，其包括以下步驟:1)設(shè)置一包括位置傳感器、永磁同步電機(jī)、 轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊、速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器、電流傳感器、求和模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、 SVPWM模塊、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器和逆變器的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其中SVPWM模塊為空間矢量脈寬調(diào)制模塊；2)電流傳感器將檢測(cè)到的永磁同步電機(jī)三相定子電流ia、ib和i。輸入至坐標(biāo)變換模塊內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行三相/兩相坐標(biāo)變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量 ia、ie ;3)在坐標(biāo)變換模塊內(nèi)，根據(jù)接收到的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)的電角度0，對(duì)兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量i a、i e再進(jìn)行靜止-旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電流檢測(cè)值id、iq ;4)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)的電角度0輸入至轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊內(nèi)， 對(duì)電角度9進(jìn)行微分，得到轉(zhuǎn)速反饋值《 ;5)將步驟4)得到的轉(zhuǎn)速反饋值《與預(yù)先給定
的轉(zhuǎn)速指令值乍為速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理得到電流指令值6)由步
驟5)得到的電流指令值4預(yù)先給定的電流指令值^分別與電流檢測(cè)值iq、id比較，比較值分別作為q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、d軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理分別得到q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、d軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出參考電壓<、《 7)參考電壓<、湘轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)的電角度Θ輸入到SVPWM模塊，SVPWM模塊計(jì)算出三相PWM占空比，并將輸出的相應(yīng)的三相PWM波形輸入到逆變器，由逆變器輸出三相電壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)工作。
[0007]所述步驟3)中，所述本永磁同步電機(jī)的定子q軸電感Lq辨識(shí)方法包括以下步驟:
(I)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq下建立 永磁同步電機(jī)的定子d軸、q軸電壓方程:
【權(quán)利要求】
1.一種基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法，其包括以下步驟:1)設(shè)置一包括位置傳感器、永磁同步電機(jī)、轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊、速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器、電流傳感器、求和模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、SVPWM模塊、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器和逆變器的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其中SVPWM模塊為空間矢量脈寬調(diào)制模塊；2)電流傳感器將檢測(cè)到的永磁同步電機(jī)三相定子電流i。輸入至坐標(biāo)變換模塊內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行三相/兩相坐標(biāo)變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量ia、ie ;3)在 坐標(biāo)變換模塊內(nèi)，根據(jù)接收到的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)的電角度0，對(duì)兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量ia、ie再進(jìn)行靜止-旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的電流檢測(cè)值id、iq ;4)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)的電角度0輸入至轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊內(nèi)，對(duì)電角度0進(jìn)行微分，得到轉(zhuǎn)速反饋值《 ;5)將步驟4)得到的轉(zhuǎn)速反饋值《與預(yù)先給定的轉(zhuǎn)速指令值乍為速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理得到電流指令值< ;6)由步驟5)得到的電流指令值<、預(yù)先給定的電流指令值分別與電流檢測(cè)值i,、id 比較，比較值分別作為q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、d軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理分別得到q軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、d軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出參考電圧<、;7)參考電壓<、和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)的電角度0輸入到SVPWM模塊，SVPWM模塊計(jì)算出三相PWM占空比，并將輸出的相應(yīng)的三相PWM波形輸入到逆變器，由逆變器輸出三相電壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)工作。
2.如權(quán)利要求1所述的基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法，其特征在于:所述步驟3)中，所述永磁同步電機(jī)的定子q軸電感Lq辨識(shí)方法包括以下步驟:(1)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq下建立永磁同步電機(jī)的定子d軸、q軸電壓方程:ud=Rid+Lddid/dt-wLqiq,uq=Riq+Lqdiq/dt+ wLdid+ w ￥f,其中:ud、uq分別為定子d、q軸電壓，id、iq分別為定子d、q軸電流，R為定子電阻，Ld> Ltl分別為定子d、q軸電感，Vf為永磁體磁鏈，w為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；(2)根據(jù)所述步驟(1)中定子電壓方程，在上上周期(k_2)Ts和上一周期(k-l)T內(nèi)分別建立永磁同步電機(jī)離散電壓方程:uq(k-2) =R(iq(k-2) +iq(k_l))/2+Lq(iq(k_l)_iq(k_2))/Ts+ oLdid+ w iyf,uq (k-1) =R (iq (k) +iq (k-1)) /2+Lq (iq (k) _iq (k_l)) /Ts+ o Ldid+ w iyf,其中，Ts為控制周期，uq(k-2)、iq(k-2)分別為上上控制周期q軸電壓、電流，uq(k-1)、 iq(k-l)分別為上一控制周期q軸電壓、電流，iq(k)為當(dāng)前控制周期q軸電流；(3)忽略與轉(zhuǎn)速相關(guān)的電壓項(xiàng)的變化，將步驟(2)中的兩個(gè)永磁同步電機(jī)離散電壓方程相減，并忽略R的影響，得到永磁同步電機(jī)的增量形式數(shù)學(xué)模型:(^)=2/, (A-1) - Zi (k-2) + f ("q (々-1)' (k-2))；q(4)在所述步驟(3)的永磁同步電機(jī)的增量形式數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上結(jié)合模型參考自適應(yīng)原理建立基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法:
3.如權(quán)利要求2所述的基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法，其特征在于:所述步驟(3)中，判斷參考電壓增量(Uq(k-1)-U(1 (k-2))的幅值是否超過(guò)設(shè)定的閾值，如果超過(guò)，所述基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法起作用；否貝U，所述基于增量式模型參考自適應(yīng)的永磁同步電機(jī)電感辨識(shí)算法不起作用。
【文檔編號(hào)】H02P27/08GK103532465SQ201310461579
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】肖曦, 王偉華, 丁有爽 申請(qǐng)人:清華大學(xué)