一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，包括：步驟1，給永磁同步電機定子繞組注入角頻率為ωc、幅值為urot的高頻旋轉(zhuǎn)電壓逐步調(diào)整注入電壓幅值urot，直到找到較合適的高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入幅值；步驟2，給永磁同步電機定子繞組注入步驟1得到的較合適的高頻旋轉(zhuǎn)電壓持續(xù)1000ms，進行轉(zhuǎn)子磁極初始位置辨識、直軸電感和交軸電感辨識；步驟3，在步驟2辨識得到的轉(zhuǎn)子磁極方向上，采用自動適配的兩點式伏安法辨識定子電阻。本發(fā)明的方法，消除了轉(zhuǎn)子磁路飽和對電感辨識的影響以及系統(tǒng)非線性因素對電阻辨識的影響，其辨識精確度高、辨識所需時間短，同時能夠保持轉(zhuǎn)子靜止。
【專利說明】一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁同步電機控制【技術領域】，具體涉及一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，尤其適用于要求在保持轉(zhuǎn)子靜止的狀態(tài)下進行離線參數(shù)辨識的應用場
口 O
【背景技術】
[0002]在永磁同步電機基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制中，由于定子電阻、直軸電感與交軸電感決定了電流環(huán)的控制參數(shù)，因此以上三變量和解耦角度初始值(轉(zhuǎn)子磁極初始位置)必須同時在啟動前辨識出來才能保證永磁同步電機的可靠啟動。
[0003]永磁同步電機的電阻離線辨識一般采用伏安法，即給定子注入恒定電壓Ums，然后測量穩(wěn)態(tài)電流Ifinal，通過注入電壓與穩(wěn)態(tài)電流計算定子電阻Rs=U_/Ifinal。當注入電壓不在轉(zhuǎn)子磁極方向上時，注入電壓產(chǎn)生的電流將產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，甚至造成轉(zhuǎn)子劇烈振蕩，尤其是在電機空載的狀態(tài)下。同時，普通的伏安法容易受到逆變系統(tǒng)的非線性因素影響，如死區(qū)時間、窄脈沖限制等。
[0004]永磁同步電機的電感離線辨識一般有兩種方法:恒定電壓注入法和高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入法。I)恒定電壓注入法，給定子注入恒定電壓，監(jiān)測電流的上升過程，從電壓注入開始時刻到電流上升到穩(wěn)態(tài)電流0.732倍的時間即為時間常數(shù)τ，根據(jù)時間常數(shù)τ和已經(jīng)測得的定子電阻Rs可計算出電感Ls=T *Rs。但是，恒定電壓注入法存在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動甚至振蕩的問題，同時無法區(qū)分直軸電感與交軸電感。2)高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入法，給定子注入幅值uMt、頻率ω。的高頻旋轉(zhuǎn)電壓，由于電壓旋轉(zhuǎn)頻率ω。足夠高，因而可以忽略定子電阻Rs壓降。當電流穩(wěn)定后，檢測單個電壓注入周期內(nèi)的電流幅值最大值Ismax與最小值Ismin,那么可以分別得到電機的直軸電感Ld=uMt/ (ω。.Ismax)和交軸電感Lq=Urot/ (ω。.Ismin)。但是，受轉(zhuǎn)子磁路飽和的影響，這樣測量的電流幅值最大值偏大，直軸電感辨識結果偏??；同時，由于高頻注入時的載波比不是很大，單個電壓注入周期內(nèi)電流采樣點有限，直軸電感和交軸電感精度較低。
[0005]永磁同步電機的轉(zhuǎn)子磁極初始位置辨識方法一般有兩類:一類是基于電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動型方法，如預定位法和微動法，另一類是基于電機凸極特性(內(nèi)嵌式永磁同步電機的結構凸極特性或者表貼式永磁同步電機的飽和凸極效應)的轉(zhuǎn)子靜止型方法，如等寬脈沖電壓注入法、高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入法和高頻脈振電壓注入法等。
[0006]在第一類方法中，預定位法是給定子注入固定方向的電壓或者電流，使得轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)動到注入方向上；微動法是給定子注入某個方向的電壓，通過編碼器檢測轉(zhuǎn)子的運動方向來判斷轉(zhuǎn)子磁極相對注入方向的位置，改變電壓注入方向逐漸逼近轉(zhuǎn)子磁極位置，直到轉(zhuǎn)子不再發(fā)生轉(zhuǎn)動。該類方法只在空載下或者輕載下才有效，辨識過程中必然存在轉(zhuǎn)子運動，而且隨著負載增大辨識誤差越大。
[0007]在第二類方法中，等寬脈沖電壓注入法利用相同脈沖電壓注入下各個方向電感不同造成電流上升速度不同的特點來辨識轉(zhuǎn)子位置；高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入法利用高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入下的諧波電流來辨識轉(zhuǎn)子位置；高頻脈振電壓注入法利用高頻正弦電壓注入下的諧波電流來辨識轉(zhuǎn)子位置。該類方法與負載無關，可在辨識過程中基本保持轉(zhuǎn)子靜止，辨識誤差只受電機結構的凸極比影響。但是，該類方法一般都通過額外的正向和反向等幅等寬脈沖注入方法來判斷轉(zhuǎn)子磁極極性，增加了轉(zhuǎn)子磁極位置辨識的時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其辨識精確度高、辨識所需時間短。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):
[0010]一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，包括:
[0011]步驟I,給永磁同步電機定子繞組注入角頻率為ω。、幅值為Urot的高頻旋轉(zhuǎn)電壓
【權利要求】
1.一種永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，包括: 步驟1，給永磁同步電機定子繞組注入角頻率為ω。、幅值為Urat的高頻旋轉(zhuǎn)電壓
2.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟I的具體步驟為: 步驟1-1，設高頻旋轉(zhuǎn)電壓的注入幅值初始值為U1^t=Au1 ； 步驟1-2，給永磁同步電機定子繞組注入角頻率為ω。、幅值為uMt的高頻旋轉(zhuǎn)電壓
3.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟2的具體步驟為: 步驟2-1，給定子繞組注入合適的高頻旋轉(zhuǎn)電壓
4.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟3的具體步驟為:步驟3-1,設恒定電壓的注入幅值初始值為Ums=Au2 ； 步驟3-2，在轉(zhuǎn)子磁極最終估計角度方向上，給定子繞組注入恒定電壓
5.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟I和步驟2中，所述的注入旋轉(zhuǎn)電壓頻率為500~2000Hz。
6.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟I中，所述的注入電壓時間大于5倍電機時間常數(shù)，且注入電壓時間不小于200ms。
7.根據(jù)權利要求2所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟1-1中，所述的Au1為永磁同步電機額定電壓的5% ;步驟1-3中，所述的IMt th為永磁同步電機額定電流的15%~30%，所述的Umax為永磁同步電機額定電壓的85%~95%。
8.根據(jù)權利要求4所述的永磁同步電機的靜止型離線參數(shù)辨識方法，其特征在于，步驟3-1中，所述的Au2為額定電壓的1%，所述的注入電壓時間大于5倍電機時間常數(shù)，且注入電壓時間不小于200ms ;步驟3-3中，所述的Ims th為永磁同步電機額定電流的80%~100% ο``
【文檔編號】H02P21/14GK103560736SQ201310518284
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權日:2013年10月28日
【發(fā)明者】黃招彬, 游林儒, 汪兆棟, 文小琴, 占宏 申請人:華南理工大學