一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种永磁同步电机，尤其设及一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方 法，属于永磁同步电机控制领域。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点。近年来，永磁同 步电机在高性能调速系统和伺服控制系统等工业领域中得到了日益广泛的应用。
[0003] 高性能永磁同步电机控制系统需要准确的永磁磁链信息。但永磁磁链波动和失磁 会导致电机发热和转矩性能变差，严重情况下电机可能失控和报废。目前，公知的现有技 术，是从电机设计角度出发，优化磁路结构，降低失磁风险，此类方法属于静态预防方案。而 对电机运行中的失磁，往往要到引发明显故障后才停机检测，只能称为一种失磁后的离线 分析方法，能引发故障的失磁程度往往已很严重。
[0004] 因此，现有技术的永磁磁链辨识效果难W满足永磁同步电机高性能控制要求。如 何实时准确辨识永磁同步电机永磁磁链，是现有技术有待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决永磁同步电机高性能控制中电机永磁磁链难W实时准 确辨识的问题，而提出一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：
[0007] 一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，包括如下步骤：
[0008] (1)将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而永磁同步电机中性点的 电压为0 ;
[0009] 似确定永磁同步电机A、B、CS相端电压和相电压；
[0010] 做检测永磁同步电机4、8、0立相相电流，结合前述相电压，计算永磁同步电机A、 B、CS相相反电势；
[0011] (4)对所述永磁同步电机A、B、C=相相反电势积分得到=相永磁磁链，再通过 CLARK变换，将所述=相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链。
[0012] 上述步骤（2)中，永磁同步电机A、B、C=相端电压的确定方法是：首先判断=相 全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程，当工作在导通过程，永磁同步电机A、B、C=相 端电压通过功率管的状态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电 压源幅值的1/2、极性为正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源 幅值的1/2、极性为负；当工作在续流过程，永磁同步电机A、B、C=相端电压通过续流二极 管的状态确定：若某相的上桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的 1/2、极性为正，若某相的下桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的 1/2、极性为负。
[0013] 上述判断=相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程的方法是：检测=相全桥 逆变器功率管是否全部关断，当S相全桥逆变器功率管不是全部关断时，则表明S相全桥 逆变器处于导通过程；当S相全桥逆变器功率管全部关断，则表明S相全桥逆变器处于续 流过程。
[0014] 上述步骤似中，永磁同步电机A、B、C立相相电压的确定方法是：将永磁同步电 机A、B、CS相端电压减去中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于中性点的电压为 0,故相电压与端电压相同。 阳01引上述步骤（3)的方法是：利用电流传感器检测永磁同步电机4、8、0;相相电流i。、ib、i。，再结合步骤似中的A、B、0;相相电压U。、Ub、U。，根据下式永磁同步电机相电压平 衡方程，计算得到永磁同步电机S相相反电势e。、6b、e。：
[0017] 其中，R。、Rb、Re分别为永磁同步电机A、B、CS相相电阻，La、Lb、Lc分别为永磁同步 电机A、B、CS相相电感。
[0018] 上述步骤（4)的方法是：对步骤（3)得到的永磁同步电机=相相反电势利用下式 进行积分，得到=相永磁磁链4 4 4、
[0020] 再利用下式，通过CLARK变换，将所述S相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机 永磁磁链4fd、4d:
[0022] 本发明的方法与现有技术相比，所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精 度高，实时性好。
【附图说明】
[0023] 图1为一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法流程图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图，对本发明进 行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于 限定本发明。
[00对图I所示，为本发明的一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，包括下列步骤： 阳0%] (1)将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而将永磁同步电机中性点 的电压错位为0 ;
[0027] (2)通过=相全桥逆变器导通过程和续流过程中功率管及续流二极管的通断状 态，确定永磁同步电机端电压；用所述端电压减去所述中性点的电压，得到永磁同步电机相 电压；
[002引在确定永磁同步电机A、B、CS相的端电压时，可根据S相全桥逆变器工作的导通 过程和续流过程两种情况分别考虑，具体可通过检测=相全桥逆变器功率管是否全部关断 来判断=相全桥逆变器是工作在导通过程还是续流过程，具体来说，当=相全桥逆变器功 率管不是全部关断时，则表明S相全桥逆变器处于导通过程；当S相全桥逆变器功率管全 部关断，则表明S相全桥逆变器处于续流过程。
[0029] 在=相全桥逆变器导通过程，永磁同步电机A、B、C=相端电压通过功率管的状 态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为 正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为负。
[0030] 在=相全桥逆变器续流过程，永磁同步电机A、B、C=相端电压通过续流二极管的 状态确定：由于续流过程=相全桥逆变器功率管全部关断，永磁同步电机A、B、C各相通过 各自所连接的=相全桥逆变器桥臂上唯一开通的续流二极管续流，若某相的上桥臂续流二 极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为正，若某相的下桥臂续流二 极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为负。
[0031] 将上述端电压减去上述中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于上述中性 点的电压为0,故相电压与上述端电压相同：A相相电压U。等于A相端电压，B相相电压Ub 等于B相端电压，C相相电压U。等于C相端电压。 阳03引 做利用电流传感器检测永磁同步电机A、B、0立相相电流i。、ib、i。，再结合前述 相电压U。、Ub、U。，根据下式永磁同步电机相电压平衡方程，计算得到永磁同步电机=相相反 电势e。、6b、e。：
[0034] 其中，R。、Rb、I?。分别为永磁同步电机A、B、C立相相电阻，L。、Lb、L。分别为永磁同步 电机A、B、CS相相电感。
[003引 （4)对步骤（3)得到的永磁同步电机立相相反电势利用下式进行积分，得到立相 永磁磁链11^。、^4、
[0037] 再利用下式，通过CLA服变换，将所述S相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机 永磁磁链4f。、
[0039] W上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能W此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而永磁同步电机中性点的电压 为O ; (2) 确定永磁同步电机A、B、C三相端电压和相电压； (3) 检测永磁同步电机A、B、C三相相电流，结合前述相电压，计算永磁同步电机A、B、C 三相相反电势； ⑷对所述永磁同步电机A、B、C三相相反电势积分得到三相永磁磁链，再通过CLARK 变换，将所述三相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链。2. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，其特征在于：所述步 骤（2)中，永磁同步电机A、B、C三相端电压的确定方法是：首先判断三相全桥逆变器工作 在导通过程还是续流过程，当工作在导通过程，永磁同步电机A、B、C三相端电压通过功率 管的状态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、 极性为正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性 为负；当工作在续流过程，永磁同步电机A、B、C三相端电压通过续流二极管的状态确定：若 某相的上桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为正，若 某相的下桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为负。3. 如权利要求2所述的一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，其特征在于：所述判 断三相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程的方法是：检测三相全桥逆变器功率管是 否全部关断，当三相全桥逆变器功率管不是全部关断时，则表明三相全桥逆变器处于导通 过程；当三相全桥逆变器功率管全部关断，则表明三相全桥逆变器处于续流过程。4. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，其特征在于：所述步 骤⑵中，永磁同步电机A、B、C三相相电压的确定方法是：将永磁同步电机A、B、C三相端 电压减去中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于中性点的电压为0,故相电压与端 电压相同。5. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，其特征在于：所述步 骤⑶的详细内容是：利用电流传感器检测永磁同步电机A、B、C三相相电流i a、ib、i。，再结 合步骤（2)中的A、B、C三相相电压ua、u b、u。，根据下式永磁同步电机相电压平衡方程，计算 得到永磁同步电机三相相反电势ea、e b、ec:其中，Ra、Rb、Rc分别为永磁同步电机A、B、C三相相电阻，L a、Lb、Lc分别为永磁同步电机 A、B、C三相相电感。6. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，其特征在于：所述步 骤（4)计算永磁同步电机永磁磁链的方法是，对上述永磁同步电机A、B、C三相相反电势积 分得到三相永磁磁链Φ Μ、ΦΑ、通过CLARK变换，将所述三相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链Φ "、
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机永磁磁链的辨识方法，具体步骤是：将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，使永磁同步电机中性点的电压为0；通过三相全桥逆变器导通过程和续流过程功率管及续流二极管的通断状态，确定永磁同步电机端电压，用所述端电压减去所述中性点的电压，得到永磁同步电机相电压；采用所述相电压以及通过电流传感器检测得到的永磁同步电机相电流，根据永磁同步电机相电压平衡方程，计算得到永磁同步电机三相相反电势；对所述永磁同步电机三相相反电势积分得到三相永磁磁链，通过CLARK变换，将所述三相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链。本发明所需的电机参数少，计算量小，辨识精度高，实时性好。
【IPC分类】H02P21/14
【公开号】CN105429542
【申请号】CN201510870682
【发明人】张懿, 夏俭辉
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月2日