基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机控制领域，尤其设及基于准比例谐振的永磁同步电机电感参数辨 识技术。
【背景技术】
[0002] 与传统感应电机相比，永磁同步电机由定子绕组和永磁体转子构成，具有结构简 单、运行可靠、高功率密度W及良好的调速性能等优点。永磁同步电机驱动系统中，为增强 变频器的通用性，需要在电机运行前获得电机电感、电阻等电机参数W实现控制器PI参数 自整定进而优化电机控制策略，实现优良的抗负载扰动性能和动态响应能力。
[0003] 针对无速度传感器矢量控制系统，须依赖电机参数来完成磁通或是速度的估算W 及控制器参数的设计，因此准确的获得电机参数对于矢量控制系统而言具有重要意义。在 磁场定向的矢量控制系统中，电流环是电机调速系统中响应最快的环节，其控制参数的优 劣将直接影响到控制系统的性能，根据经典控制理论方法对电流环控制器进行设计时依赖 电机的定子参数即定子电阻、电感。可见，电机定子参数辨识结果影响控制器控制性能的 好坏。同样，速度控制器的参数同样也受到电流环参数整定的结果。在直接转矩控制系统 中，需要将电磁转矩与定子磁链矢量作为控制变量，通过滞环比较方法控制转矩和磁链的 偏差，因而依赖电机参数定子磁链的准确估计对于直接转矩控制系统十分重要。
[0004] 随着永磁同步电机调速控制系统应用范围越来越广泛，对变频控制器的通用性的 要求越来越强烈，能够对不同电机的参数进行辨识，进而对控制器参数进行自整定已成为 变频控制器的发展趋势。
[0005] 通常情况下，通过向电机注入高频信号，依据电机高频等效模型，分析高频电压信 号与电流信号幅值间的关系，可辨识出电机电感参数。但由于不同电机对应的电感参数不 同，若采用电压注入法辨识电感参数，因电感参数的未知性，容易在辨识过程中出现过流现 象。
【发明内容】
[0006] 本发明是为了解决电压注入法存在过流的问题，现提供基于准比例谐振控制的永 磁同步电机电感参数辨识系统及方法。
[0007] 基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统，它包括：电压型逆变器、 空间矢量脉宽调制单元、=相-静止坐标变换单元、旋转-静止坐标变换单元、两个离散傅 里叶分析单元、电感辨识单元、比例积分-准比例谐振控制器和准比例谐振控制器；
[0008] 采用电流传感器采集永磁同步电机输入端的电流信号，电流传感器的a相定子电 流信号输出端连接=相-静止坐标变换单元的a相定子电流信号输入端，电流传感器的C 相定子电流信号输出端连接=相-静止坐标变换单元的C相定子电流信号输入端；
[0009] =相-静止坐标变换单元的d轴电流反馈信号输出端和q轴电流反馈信号输出端 同时连接一个离散傅里叶分析单元的电流反馈信号输入端电流反馈信号输出端；
[0010] 一个离散傅里叶分析单元的电流基频幅值信号输出端连接电感辨识单元的电流 基频幅值信号输入端；
[0011] =相-静止坐标变换单元输出的d轴电流反馈信号与d轴电流给定信号作差，获 得的差值作为d轴电感辨识下的比例积分-准比例谐振控制器的输入信号；
[0012] =相-静止坐标变换单元输出的d轴电流反馈信号与d轴直流偏置信号作差，获 得的差值作为q轴电感辨识下的比例积分-准比例谐振控制器的输入信号；
[0013]=相-静止坐标变换单元输出的q轴电流反馈信号与q轴给定直流电流信号作 差，获得的差值作为d轴电感辨识下的准比例谐振控制器的输入信号；
[0014]=相-静止坐标变换单元输出的q轴电流反馈信号与q轴高频交流给定信号作 差，获得的差值作为q轴电感辨识下的准比例谐振控制器的输入信号；
[0015] 比例积分-准比例谐振控制器的d轴电压给定信号输出端同时连接另一个离散傅 里叶分析单元的电压给定信号输入端和旋转-静止坐标变换单元的d轴电压给定信号输入 端；
[0016] 准比例谐振控制器的q轴电压给定信号输出端同时连接另一个离散傅里叶分析 单元的电压给定信号输入端和旋转-静止坐标变换单元的q轴电压给定信号输入端；
[0017] 旋转-静止坐标变换单元的a轴电压给定信号输出端连接空间矢量脉宽调制单 元的a轴电压给定信号输入端，旋转-静止坐标变换单元的P轴电压给定信号输出端连 接空间矢量脉宽调制单元3的0轴电压给定信号输入端；
[0018] 空间矢量脉宽调制单元中六个功率开关管的状态信号输出端同时连接电压型逆 变器的功率开关管状态信号输入端，电压型逆变器的=相电流输出端分别与永磁同步电机 的=相电流输入端对应连接；
[0019] 另一个离散傅里叶分析单元的电压基频幅值信号输出端连接电感辨识单元的电 压基频幅值信号输入端；
[0020] 电感辨识单元还包括W下单元：
[0021] 采集基频幅值信号频率的单元；
[0022] 利用电压基频幅值信号和电流基频幅值信号获得电感估计值的单元。
[0023] 基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识方法，该方法包括；d轴电感 辨识方法和q轴电感辨识方法；
[0024]d轴电感辨识方法包括W下步骤：
[002引步骤A1 ;在永磁同步电机的d轴注入d轴直流偏置电流和d轴交流给定电流4 的复合电流，该复合电流即d轴电感辨识下的d轴给定电流，q轴注入q轴给定直流电流， 该电流值为0,然后分别采集当前永磁同步电机的a相定子电流和C相定子电流i [002引步骤A2 ;分别对步骤A1获得的a相定子电流is。和C相定子电流iS进行立相-静 止坐标转换，获得当前d轴电流反馈值和q轴电流反馈值i
[0027]步骤A3 ;将步骤A2获得的d轴电流反馈值与d轴给定电流作差，然后将获得 的差值进行比例积分-准比例谐振转换，获得d轴给定电压苗；
[002引步骤A4 ;将d轴电流反馈值iji行离散傅里叶变换，获得d轴电流反馈值iJ勺 基频幅值Id;将d轴给定电压进行离散傅里叶变换，获得d轴给定电压的基频幅值 Ud;
[002引步骤A5 ;利用d轴给定电压這1的基频幅值Ud和d轴电流反馈值iJ勺基频幅值 I满得d轴估计电感么；
[0030]q轴电感辨识方法包括W下步骤：
[003。 步骤B1 ;在永磁同步电机的q轴注入q轴高频交流给定电流，该电流即q轴电 感辨识下的q轴给定电流，d轴注入d轴直流偏置电流/,，然后分别采集当前永磁同步电机 的a相定子电流isa和C相定子电流iS。；
[00础步骤B2;分别对步骤B1获得的a相定子电流isa和C相定子电流iS进行立相-静 止坐标转换，获得当前d轴电流反馈值和q轴电流反馈值i
[0033] 步骤B3;将步骤B2获得的q轴电流反馈值i,。与q轴给定电流作差，然后将获得 的差值进行准比例谐振转换，获得q轴电压给定电压< ;
[0034] 步骤B4 ;将q轴电流反馈值iw进行离散傅里叶变换，获得q轴电流反馈值iW的 基频幅值I。;将q轴电压给定电压进行离散傅里叶变换，获得q轴电压给定电压< 基频 幅值U。；
[003引步骤B5;利用q轴电流反馈值iJ勺基频幅值I。和q轴电压给定电压":q基频幅值U。获得q轴估计电感4。
[0036] 本发明所述的基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统及方法，提 出电流注入法永磁同步电机电感参数辨识方案，通过注入复合电流信号的方式，利用比例 积分-准比例谐振控制器实现复合电流注入信号的闭环控制，通过合理设计准比例谐振控 制器的比例增益系数Kpi、积分增益系数而和截止频率《使其在谐振频率附近能实注 入现复合注入信号中高频正弦信号无静差控制。此外，通过设计比例积分环节的比例系数