[发明专利]永磁同步电机参数识别系统、方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制和领域，更具体地说，涉及一种永磁同步电机参数识别系统及方法。

背景技术

随着自动化进程的加速以及产业升级，小型设备智能化程度日渐提高。而自动化过程中的执行机构——电机，也随之蓬勃发展，相关电机的驱动技术也日渐成熟。

永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。当永磁同步电机的定子通入三相交流电时，三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖动转子以同步转速旋转。

目前驱动永磁同步电机运行的驱动控制装置（例如伺服驱动器等）采用的均是矢量控制或直接转矩控制的方法，这些方法的控制性能直接依赖于电机参数的精确度，即精确的电机参数是获得高性能控制的重要因素。

然而，现有伺服驱动器大多依赖现成的电机参数，而无法自动辨识出第三方同步电机的相关参数，这大大限制了伺服驱动器的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述永磁同步电机控制装置无法识别第三方电机参数的问题，提供一种永磁同步电机参数识别系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种永磁同步电机参数识别系统，包括脉冲输入单元、电流采样单元、计时器单元以及参数计算单元，其中：所述脉冲输入单元，用于向电机定子输入使电机转子保持静止的脉冲矢量；所述电流采样单元，用于采样电机输入电流；所述参数计算单元，用于根据输入脉冲矢量的电压值、定子电流稳定时的电流、在定子电流稳定前两个时间点的定子反馈电流计算电机定子相绕组的电阻值、定子绕组的D轴电感和Q轴电感。

在本发明所述的永磁同步电机参数识别系统中，所述参数计算单元包括有效值计算子单元、电阻计算子单元；所述有效值计算子单元用于计算采样获得的定子电流稳定时的电流的有效值以及计算输入的脉冲矢量的电压有效值；所述电阻计算子单元用于根据输入脉冲矢量的电压有效值、定子绕组电流有效值及相绕组电阻公式计算电机定子相绕组的电阻值R，所述相绕组电阻公式为：

R=U/I*2/3，

其中U为输入脉冲的电压有效值，I为定子绕组电流有效值。

在本发明所述的永磁同步电机参数识别系统中，所述参数计算单元包括：坐标变换子单元和电感计算子单元，所述坐标变换子单元用于将采样获得的反馈电流通过坐标变换转换为反馈电流的D轴分量和Q轴分量；所述电感计算子单元，用于根据输入脉冲矢量的电压值、定子相绕组电压、两个时间点的反馈电流的D轴分量i_d1、i_d2和Q轴分量i_q1、i_q2以及转子零速时定子电压方程计算获得定子绕组的D轴电感L_d和Q轴电感L_q，所述转子零速时定子电压方程为：

u_d=Ri_d+L_dPi_d，

u_q=Ri_q+L_qPi_q，

其中u_d为输入脉冲矢量的D轴分量，u_q为输入脉冲矢量的D轴分量，i_d反馈电流的D轴分量，i_q反馈电流的Q轴分量。

在本发明所述的永磁同步电机参数识别系统中，所述永磁同步电机为表贴式同步隐机式电机，所述两个时间点中的第一时间点为0、第二时间点小于或等于30us，所述参数计算单元通过下式计算D轴电感L_d和Q轴电感L_q：L_d=L_q=(U_d-Ri_d2)/t2，其中所述U_d为输入脉冲矢量的电压的D轴分量，i_d2为第二时间点的反馈电流的D轴分量，t2为两个时间点的间隔时间。

本发明还提供一种永磁同步电机参数识别方法，包括以下步骤：

（a）向电机定子输入使电机转子保持静止的脉冲矢量；

（b）在定子电流稳定前分别检测两个时间点的定子反馈电流，并在电机定子绕组电流稳定时检测该定子绕组电流；