[发明专利]永磁同步电机全参数辨识方法及永磁同步电机系统

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机全参数辨识方法及永磁同步电机系统，属于永磁同步电机的参数辨识领域，包括：在d、q轴指令电压内分别注入频率为ω_h(ω_h/ω_e∈[3,5])的高频电压u_dh和高频电压u_qh；执行如下步骤：对三相电流进行采样并变换到同步转速为ω_e的dq轴旋转坐标系，得到i_d和i_q；对i_d和i_q进行离散傅里叶变换，得到高频电流的在d、q轴下的幅值I_mdh和I_mqh，以及相位θ_d和θ_q；利用Adaline单层神经网络，根据I_mdh、I_mqh、θ_d和θ_q，以及u_dh和u_qh的幅值U_mdh和U_mqh，辨识高频参数；利用Adaline单层神经网络，根据高频参数、d轴直流电流i_d0、q轴直流电流i_q0、d轴直流电压u_d0和q轴直流电压u_q0，辨识基频参数。本发明能够在全工况条件下实现对永磁同步电机运行过程中参数的准确辨识。

技术领域

本发明属于永磁同步电机的参数辨识领域，更具体地，涉及一种永磁同步电机全参数辨识方法及永磁同步电机系统。

背景技术

随着电动汽车和混合动力汽车的迅速普及，电机作为电动汽车动力传动系统的关键部位，自然面对着更多的发展机遇和挑战，相对于传统工业用电机，电动汽车电机必须具有较高的扭矩和功率密度才能满足车内空间的约束，此外还必须有较宽的运行速度范围来满足车辆的牵引力需求。在所有电机类型中，永磁同步电机因为具有较强的过载能力和宽范围弱磁能力成为电动汽车主驱电机的首选。而且在电驱控制上不仅要实现其高效率运行，还要实现在整个运行速度范围内实现精确的转速和力矩控制。为了满足以上的应用要求，必须获得电机运行状态下的精确参数。

现有的永磁同步电机参数辨识方法主要有利用永磁同步电机的数学模型的辨识方法和基于高频注入的电机参数辨识方法。

传统控制使用的永磁同步电机的数学模型，即电压方程，其表达式如下：

上述数学模型中，R_s表示基频电阻，ψ_f表示永磁磁链，ψ_d和ψ_q分别表示d轴永磁磁链和q轴永磁磁链，i_d和i_q分别表示d轴电流和q轴电流，ω_e表示电机运行基波频率，L_d和L_q分别表示d轴电感和q轴电感。上述数学模型是在理想条件下推导出来的，其前提条件是假设磁链不存在饱和，即假设磁链ψ与电流i成线性变化。而实际上，电机是一个高耦合强非线性的系统，在忽略齿槽效应等空间谐波的影响下，永磁体磁链ψ_d和ψ_q是主要取决于永磁体磁链ψ_f和dq轴电流，因此可以认为永磁体磁链ψ_f是dq轴电流的函数，如以下方程所示：

则以上电压方程中的磁链和磁链的导数项可以表示为：

其中，以及分别表示d轴增量自感、q轴增量自感以及d、q轴增量互感；和分别表示d轴表观电感和q轴表观电感。

由此可知，传统的使用数学模型进行参数辨识的方法，由于忽略了大电流下铁芯饱和对电机参数的影响，也忽略了同步旋转坐标系下电机电压方程的dq轴耦合量，其电机参数辨识的准确度较低。