一种永磁同步电机交直轴电感在线辨识方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机驱动控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机交直轴电感在线辨识 方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在电机矢量控制算法对电机的参数有很强的依赖性，其中电感是最重要的参数， 这是一个随着电流不断变化的参数。获得准确的电感参数对于电机控制效率提升、电机转 速准确估计、电流环控制精度、弱磁控制等各个环节中都扮演者非常重要的角色。
[0003]目前对于电感参数的使用更多的是采用出厂的数据，然后对交轴及直轴参数进行 简单调制并对参数进行固化。采用一个固定的值运行在各个工况，这必然会导致系统效率 不能最优运行。因此，有必要在线辨识出电机的交直轴电感参数。同时，如果通过辨识的电 感参数也可以判断电机定子绕组是否正常。如果电机定子出现短路故障，必将使得电机电 感参数不准。并且目前在线辨识电机参数都需要存储大量的数据，难以实现工程化推广。
[0004] 电感随着电流进行实时的更新，因此需要按照速度环的速率对电感进行在线更 新。由于对电感参数更新的速率比较快，因此所使用的算法必须具有很强的工程实践推广 的可行性。在此基础上产生了本发明所述的一种永磁同步电机交直轴电感在线辨识方法和 系统。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种计算简单、结果准 确的永磁同步电机交直轴电感在线辨识方法和系统。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种永磁同步电机交直轴电感在线辨 识方法，包括如下步骤：
[0007] Sl，分别获取前一次的直轴电感值、交轴电感值、q轴电压值和d轴电压值；
[0008] S2,将Sl中获取的前一次的直轴电感值、交轴电感值、q轴电压值和d轴电压值 分别代入直轴电感计算公式和交轴电感计算公式，分别计算当前的直轴电感值和交轴电感 值。
[0009] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010] 进一步，S2中，所述直轴电感计算公式为：
[0012] 其中，Ld(N)为当前的直轴电感值，Ld(N-I)为前一次计算的直轴电感值，V' q(N-l) 为前一次测量的q轴电压值，Id(N)为当前测量的d轴电流值，ω (N)为当前测量的转子角 速度值，N为第N次取值，且N为大于等于2的整数，当N = 2时，Ld (N-I) = Ld (l)，V'q (N-I) =V'q(l)，Ld(l)和V'q(l)均为预定初始值。
[0013] 进一步，S2中，所述交轴电感计算公式为：
[0015] 其中，Lq(N)为当前的交轴电感值，Lq(N-I)为前一次计算的交轴电感值，V' d(N-I) 为前一次测量的d轴电压值，Iq(N)为当前测量的q轴电流值，ω (N)为当前测量的转子角 速度值，N为第N次取值，且N为大于等于2的整数，当N = 2时，Lq (N-I) = Lq (1)，V'd (N-I) =V'd(l)，Lq(l)和V'd(l)均为预定初始值。
[0016] 进一步，计算出的多个直轴电感值连续M次超过直轴电感阈值和/或多个交轴电 感值连续M次超过交轴电感阈值时，所述永磁同步电机报警停机，其中M为大于0的整数。
[0017] 进一步，所述当前和前一次的时间间隔为250 μπι。
[0018] 本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种永磁同步电机交直轴电感 在线辨识系统，包括参数获取模块、当前直轴电感计算模块和当前交轴电感计算模块；
[0019] 所述参数获取模块用于分别获取前一次的直轴电感值、交轴电感值、q轴电压值和 d轴电压值；
[0020] 所述当前直轴电感计算模块用于将所述参数获取模块获取的前一次的直轴电感 值和q轴电压值代入直轴电感计算公式，计算当前的直轴电感值；
[0021] 所述当前交轴电感计算模块用于将所述参数获取模块获取的前一次的交轴电感 值和d轴电压值代入交轴电感计算公式，计算当前的交轴电感值。
[0022] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0023] 进一步，所述直轴电感计算公式为：
[0025] 其中，Ld(N)为当前的直轴电感值，Ld(N-I)为前一次计算的直轴电感值，V' q(N-l) 为前一次测量的q轴电压值，Id(N)为当前测量的d轴电流值，ω (N)为当前测量的转子角 速度值，N为第N次取值，且N为大于等于2的整数，当N = 2时，Ld (N-I) = Ld (l)，V'q (N-I) =V'q(l)，Ld(l)和V'q(l)均为预定初始值。
[0026] 进一步，所述交轴电感计算公式为：
[0028] 其中，Lq(N)为当前的交轴电感值，Lq(N-I)为前一次计算的交轴电感值，V' d(N-I) 为前一次测量的d轴电压值，Iq(N)为当前测量的q轴电流值，ω (N)为当前测量的转子角 速度值，N为第N次取值，且N为大于等于2的整数，当N = 2时，Lq (N-I) = Lq (1)，V'd (N-I) =V'd(l)，Lq(l)和V'd(l)均为预定初始值。
[0029] 进一步，所述当前直轴电感计算模块计算出的多个直轴电感值连续M次超过直轴 电感阈值和/或所述当前交轴电感计算模块计算出的多个交轴电感值连续M次超过交轴电 感阈值时，所述永磁同步电机报警停机，其中M为大于0的整数。
[0030] 进一步，所述当前和前一次的时间间隔为250 μm。
[0031] 本发明的有益效果是：本发明将递推最小二乘法算法运用在永磁同步电机上，能 够实时在线辨识永磁电机的直轴电感和交轴电感，本发明实现简单，不需要大量存储数据， 计算量小，计算结果准确，具有很好的工程实践推广价值，并适用于不同种类的永磁同步电 机，比如凸级式和表贴式等。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明实施例一所述永磁同步电机交直轴电感在线辨识方法流程图；
[0033] 图2为本发明实施例二所述永磁同步电机交直轴电感在线辨识系统结构图；
[0034] 图3为本发明具体示例中d轴电流变化曲线图；
[0035] 图4为本发明具体示例中直轴电感变化曲线图；
[0036] 图5为本发明具体示例中q轴电流变化曲线图；
[0037] 图6为本发明具体示例中交轴电感变化曲线图。
【具体实施方式】
[0038] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0039] 图1为本发明实施例一所述永磁同步电机交直轴电感在线辨识方法流程图。
[0040] 如图1所示，一种永磁同步电机交直轴电感在线辨识方法，包括如下步骤：
[0041] Sl，分别获取前一次的直轴电感值、交轴电感值、q轴电压值和d轴电压值。
[0042] S2,将Sl中获取的前一次的直轴电感值、交轴电感值、q轴电压值和d轴电压值 分别代入直轴电感计算公式和交轴电感计算公式，分别计算当前的直轴电感值和交轴电感 值。
[0043] 直轴电感计算公式和交轴电感计算公式均是基于电机旋转方程得到。以转子磁场 定向按照转子同步转速旋转得到的电机矢量方程如式（1)所示：
[0045] 其中，VdS d轴电压值，V q为q轴电压值，R为电机电阻值，L ,为直轴电感值，L q为 交轴电感值，。为d轴电流值，I q为q轴电流值，p为微分系数，ω为转子角速度值，Ke为转 子磁链值。
[0046] 在永磁同步电机处于稳态时，此时微分系数ρ取值为0,式（1)可等效为式（2):
[0048] 对式⑵进行变化，可得到如下所述式⑶：
[0050] 其中，u' d、V q表达式如下所述式（4):
[0052] 本发明使用递推最小二乘法来计算直轴电感值和交轴电感值。
[0053] 用Y(N)表示式（3)中的
：a即
Φ (N)表示
，则有 Y(N) = Φ (N) n (N)，其中，Y(N)、Φ (N)、n (N)分别 代表输出、变化矩阵和输入，其中N为第N次取值，且N为大于等于2的整数。
[0054] 根据递推最小二乘法得到实时输入，如下述式（5):
[0059] gfiV)为当前的输入，为前一次的输入，K和P分别为中间变量一和中间 变量二，K(N)为当前的中间变量一的值，P(N)为当前的中间变量二的值，Φτ(N)为Φ (N)的 转置，I为单位矩阵，P(N-I)为前一次的中间变量二的值。
[0060] 根据上述等式，并假设电感的初始值设置为较大，则可以得到：
[0063] 式（6)和式（7)分别为直轴电感计算公式和交轴电感计算公式；其中
[0064] 式（6)中，Ld(N)为当前的直轴电感值，Ld(N-I)为前一次计算的