[发明专利]基于考虑相电阻的高频电压注入法的电机参数辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于考虑相电阻的高频电压注入法的电机参数辨识方法，涉及永磁同步电机控制领域，该方法通过向永磁同步电机中注入高频正弦电压，然后采集电机实时相电流，经过坐标变换、数学计算以及一阶低通滤波滤除信号中的高频成分得到用于辨识的电流信号、和，然后利用闭环跟踪的方式，最终可以准确辨识出磁极初始位置、定子相电阻、直轴电感和交轴电感。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机领域，尤其是一种基于考虑相电阻的高频电压注入法的电机参数辨识方法。

背景技术

永磁同步电机以其功率密度大、效率高、噪音小、转速调节范围宽等特点，被广泛用于两轮电动自行车、高速电动摩托车及电动汽车上。在永磁同步电机驱动器软件开发过程中，准确辨识出电机参数至关重要，需要准确辨识出的电机参数主要包括：

1、转子磁极初始位置，其重要性表现在如几方面：(1)只有在电机启动之前准确获得磁极初始位置，才能在启动及加速过程中输出最大扭矩，从而挖掘出电机爬坡及加速的最大能力。(2)在高速电动摩托车及电动汽车上使用的一般都是内插式永磁同步电机(IPM)，对于这类电机，为了在低速恒扭矩区输出最大扭矩，并在高速恒功率区获得快速的弱磁电流响应，需要在台架上提前对电机进行标定。如果后期在批量生产过程中电机的磁极初始位置不准确，则恒扭矩区输出扭矩达不到标定时的值，恒功率区输出不了标定的最大功率，全转速范围内电机效率将显著下降。更为严重的是可能导致运行失控，如松油门转速会继续上升，踩刹车停不下来等情况，从而酿成交通事故。

2、定子相电阻、轴电感和轴电感，其用途包括如下两方面：(1)用于电流闭环控制时轴和轴之间的前馈解耦。(2)用于对轴和轴电流闭环PI系数进行参数自整定，以从而避免繁琐的手动调整过程。

采用高频电压注入法来辨识出上述电机参数是目前常用的方法，但是传统的高频电压注入法为了简化数学模型，忽略了定子相电阻，但是这样会导致两个不利的结果：一是电机动态方程中不含有定子相电阻项，所以不能在没有其它方法辅助条件下直接辨识出定子相电阻。二是由于忽略引起的有功功率，即认为功率因素角为度，所以在辨识出的磁极初始位置里就会含有误差项，为角频率，为电机电感，从而在一定程度上影响磁极初始位置辨识的精度。这种影响会引起实际轴电流参考值与标定数据之间的偏差，这种偏差对高速恒功率区运行时的性能影响尤为明显，通常认为要想保证永磁同步电机全速度范围内的高效率运行，电机磁极初始位置辨识电角度误差不能超过。因此目前的高频电压注入法所实现的电机参数辨识的精确度不够，从而影响了整个电机的性能。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于考虑相电阻的高频电压注入法的电机参数辨识方法，本发明的技术方案如下：

一种基于考虑相电阻的高频电压注入法的电机参数辨识方法，该方法包括：

在转子估算旋转坐标系中给永磁同步电机注入第一高频正弦电压，其中给轴施加电压为、给轴施加电压为0；转子估算旋转坐标系的坐标原点与定子两相静止坐标系的坐标原点重合，转子估算旋转坐标系的轴与轴相互垂直；表示跟踪角度且为轴与定子两相静止坐标系中的轴之间的夹角，定子两相静止坐标系中的轴与永磁同步电机的A相轴线重合，为角频率，为电压幅值，表示时间，为虚数单位；

对采集到的永磁同步电机的A相第一实时电流和B相第一实时电流转换到转子估算旋转坐标系中得到与跟踪角度相关的轴估算电流和轴估算电流为；

基于永磁同步电机的包括定子相电阻的电机动态模型、利用PI控制器对设计角度闭环跟踪系统，基于角度闭环跟踪系统达到稳定状态时的跟踪角度辨识得到磁极初始位置估算角，在角度闭环跟踪系统达到稳定状态时利用和辨识得到定子相电阻估算值和直轴电感估算值，其中函数表示一阶低通滤波算法；

在方向给永磁同步电机注入第二高频正弦电压，并基于采集到的永磁同步电机的A相第二实时电流和B相第二实时电流辨识得到交轴电感估算值。

其进一步的技术方案为，对设计角度闭环跟踪系统，包括：

基于永磁同步电机的包括定子相电阻的电机动态模型，确定轴估算电流的表达式为：