永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电机控制技术领域，具体设及一种适用于变频驱动设备的永磁同步电 机交直轴电感自动辨识方法。
【背景技术】
[0002] 在全球节能减排的大环境下，永磁同步电机因具备高效率、高功率因数、高功率密 度等一系列优点，而逐步获得了广泛应用。目前驱动永磁同步电机的变频控制器，一般采用 两种控制方案：无速度传感器矢量控制/直接转矩控制与有速度传感器伺服控制。为了获 得最佳的控制性能，两种控制方案均需要精确的电机参数。其中电机交直轴电感直接决定 电流环控制参数，所W如何利用现有变频驱动设备，实现其自动精确辨识便成了亟需解决 的问题。
[000引 目前一般采用检测永磁同步电机时间常数Tg=L。化与Td=Ld化的方式，辨 识交直轴电感L。与Ld。但是由于永磁同步电机的时间常数一般在数百微妙至几十毫秒之 间，W及检测过程中电机转子易振荡等问题的存在；所W在变频驱动设备载波范围内，无法 实现交直轴电感的高精度辨识。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种永磁同步电机交 直轴电感自动辨识方法。该方法可W基于变频驱动设备，在不借助额外机械、电子设备的条 件下，于其载波范围内实现交直轴电感的高精度自动辨识。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006]提供一种永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法。该方法W永磁同步电机的转子 初始位置作为两相静止坐标系a轴；分别在a轴与P轴上，注入不同幅值的高频电流信 号或者高频电压信号，经过电流环或者滤波环节，确定高频输出电压或者反馈高频电流；借 助坐标变换与零速磁链方程，确定辨识方程，实现电机直轴电感Ld与交轴电感L。的自动辨 识。
[0007] 具体辨识方法如下；
[000引本发明所述方法，W转子初始位置作为a轴；分别在a轴与P轴上，注入 不同幅值的正余弦高频电流信号相、诘、巧与巧，经过电流环，确定高频输出电压 U置、巧。2、US与f/完；优先在a轴上注入较高幅值的高频电流信号，可W保证电机转子 位置不变。
[0009]本发明所述方法，W转子初始位置作为a轴；分别在a轴与P轴上，注入不同 幅值的正余弦高频电压信号w'r、、WiT与Wif，经过滤波环节，确定反馈高频电流 树、铅!脚，、您_脚，与嘴1树；优先在a轴上注入较高幅值的高频电压信号，可W保证电 机转子位置不变。
[0010] 本发明所述方法，依据公式（1)所示的辨识方程，实现电机直轴电感Ld与交轴电 感L。的自动辨识；
[0011]
【主权项】
1. 一种永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征在于：以永磁同步电机的转子 初始位置作为两相静止坐标系α轴；分别在α轴与β轴上，注入不同幅值的高频电流信 号或者高频电压信号，经过电流环或者滤波环节，确定高频输出电压或者反馈高频电流；借 助坐标变换与零速磁链方程，确定辨识方程，实现电机直轴电感L d与交轴电感L ,的自动辨 识。
2. 如权利要求1所述的永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征在于：所述注 入高频电流信号与高频输出电压：以转子初始位置作为α轴；分别在α轴与β轴上，注 入不同幅值的正余弦高频电流信号/=、/=、/^与/g，经过电流环，确定高频输出电压 C/=、"=、(6/?与t/g;优先在α轴上注入较高幅值的高频电流信号，可以保证电机转子 位置不变。
3. 如权利要求1所述的永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征在于：所述注 入高频电压信号与反馈高频电流：以转子初始位置作为α轴；分别在α轴与β轴上，注入 不同幅值的正余弦高频电压信号?/:、与，经过滤波环节，确定反馈高频电 流和、广"2!^、和与优先在α轴上注入较高幅值的高频电压信号，可以保 证电机转子位置不变。
4. 如权利要求1所述的永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征在于：依据公 式⑴所示的辨识方程，实现电机直轴电感Ld与交轴电感L q的自动辨识；
公式⑴中，<、<2、/^^与^：：%,分别为注入高频电流信号巧与$或者注入 高频电压信号?/Γ与"JT时获得的d轴与q轴零速稳态磁链和d轴与q轴反馈高频电流有 效值，〇、<;、与分别为注入高频电流信号与O或者注入高频电压信 号与时获得的d轴与q轴零速稳态磁链和d轴与q轴反馈高频电流有效值。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征 在于：所述零速磁链方程：
公式⑵中，/;〗_#(〇、/;;，(〇、与Μ;⑴为反馈高频电流信号/ij、 与高频输出电压Ui、依据电机转子初始位置角9sd的坐标变换值，Rs为电机定子电 阻，为d轴零速稳态磁链，为q轴零速稳态磁链。
6. 如权利要求1或2或3或4所述的永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征 在于：包括以下步骤： ① 在α轴上注入高频电流信号/=，结合经滤波获得的反馈高频电流信号/=_#，通过 电流环获得稳态高频输出电压或者在α轴上注入高频电压信号"：，经过滤波获得 稳态反馈高频电流~ ; ② 保持α轴高频电流信号/=，在β轴上注入小于/=的高频电流信号/》j，结合经滤 波获得的反馈高频电流信号，通过电流环获得稳态高频输出电压或者保持α 轴高频电压信号?/:,在β轴上注入小于?/:的高频电压信号经过滤波获得稳态反 馈高频电流; ③ 借助坐标变换与零速磁链方程，获得d轴零速稳态磁链^、d轴反馈高频电流有效 值/!Ti与q轴零速稳态磁链、q轴反馈高频电流有效值以；!％/ ·， ④ 在α轴上注入高频电流信号/=，结合经滤波获得的反馈高频电流信号/=_#，通过 电流环获得稳态高频输出电压或者在α轴上注入高频电压信号t/:，经过滤波获得 稳态反馈高频电流; ⑤ 保持α轴高频电流信号/=，在β轴上注入小于/:的高频电流信号/：?，结合经滤 波获得的反馈高频电流信号通过电流环获得稳态高频输出电压"i 2;或者保持α轴 高频电压信号i/sf，在β轴上注入小于的高频电压信号，经过滤波获得稳态反馈 高频电流 ⑥ 借助坐标变换与零速磁链方程，获得d轴零速稳态磁链^^d2、d轴反馈高频电流有效 值以厂/L与q轴零速稳态磁链Fi2、q轴反馈高频电流有效值LtSrf ; ⑦ 依据公式（1)，实现电机直轴电感Ld与交轴电感L ,的自动辨识。
7. 如权利要求5所述的永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法，其特征在于：包括以 下步骤： ① 在α轴上注入高频电流信号C，结合经滤波获得的反馈高频电流信号，通过 电流环获得稳态高频输出电压或者在α轴上注入高频电压信号?/:，经过滤波获得 稳态反馈高频电流; ② 保持α轴高频电流信号/=,在β轴上注入小于/=的高频电流信号〇结合经滤 波获得的反馈高频电流信号，通过电流环获得稳态高频输出电压Μ? ;或者保持α 轴高频电压信号t/:，在β轴上注入小于的高频电压信号"：，经过滤波获得稳态反 馈高频电流; ③ 借助坐标变换与零速磁链方程，获得d轴零速稳态磁链、d轴反馈高频电流有效 值与q轴零速稳态磁链、q轴反馈高频电流有效值巧; ④ 在α轴上注入高频电流信号/=，结合经滤波获得的反馈高频电流信号/=_#，通过 电流环获得稳态高频输出电压或者在α轴上注入高频电压信号[/:，经过滤波获得 稳态反馈高频电流; ⑤ 保持α轴高频电流信号/=，在β轴上注入小于/=的高频电流信号/^2,结合经滤 波获得的反馈高频电流信号，通过电流环获得稳态高频输出电压;或者保持α 轴高频电压信号，在β轴上注入小于的高频电压信号，经过滤波获得稳态反 馈高频电流; ⑥ 借助坐标变换与零速磁链方程，获得d轴零速稳态磁链^,2、d轴反馈高频电流有效 值与q轴零速稳态磁链、q轴反馈高频电流有效值; ⑦ 依据公式（1)，实现电机直轴电感Ld与交轴电感L ,的自动辨识。
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机交直轴电感自动辨识方法。该方法以永磁同步电机的转子初始位置作为两相静止坐标系α轴；分别在α轴与β轴上，注入不同幅值的高频电流信号或者高频电压信号，经过电流环或者滤波环节，确定高频输出电压或者反馈高频电流；借助坐标变换与零速磁链方程，确定辨识方程，实现电机直轴电感Ld与交轴电感Lq的自动辨识。本发明可以基于变频驱动设备，在不借助额外机械、电子设备的条件下，于其载波范围内实现交直轴电感的高精度自动辨识；辨识得到的交直轴电感参数，可以满足永磁同步电机高性能控制方案的需求。
【IPC分类】H02P21-14
【公开号】CN104767453
【申请号】CN201510139078
【发明人】任相强, 林海光
【申请人】欧瑞传动电气股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月28日