一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机饱和电感参数的辨 识方法及系统。
【背景技术】
[0002] 电力传动系统是通过电机将电能转化成机械能的装置，广泛应用于国民经济的各 个领域。永磁同步电机由于其效率高、功率因素高、功率密度大、适合直驱等优点已成各国 研究的热点。永磁同步电机一般采用矢量控制或直接转矩控制算法，可达到与直流电机相 当的调速性能。
[0003] 矢量控制、直接转矩控制等控制方法无一例外都要依赖于电机的参数。然而永磁 同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，在建立电机的数学模型后，得到的电机的各 个参数也是相互耦合的；并且电机在不同的工作环境中，电机的参数会随着电机的工况而 变化，如当电机的温度变化时会引起定转子电阻的变化，饱和效应使得电感参数发生非线 性变化，所以要对电机实现精确地控制必须要得到准确的电机参数。现有技术中在对电感 参数进行辨识时，会将参考定子电压矢量直接作为加在电机端的实际定子电压矢量，并依 据参考定子电压矢量来计算饱和电感参数，因为没有考虑很多影响因素，使得最终得到的 电感参数辨识的精度较低，从而降低了系统的控制性能。
[0004] 因此，如何提供一种高精度的永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法及系统是本 领域技术人员目前需要解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法，提高了饱和电 感参数的计算精度，提高了系统的调速性能;本发明的另一目的是提供一种永磁同步电机 饱和电感参数的辨识系统。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了 一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方 法，包括：
[0007] 依据给定的转速·或给定的转矩并结合当前的转速ω、当前电感参数I/ d 与I/ q得到参考定子电压矢量
其中，为参考定子电压励磁分量，Up为 参考定子电压转矩分量，
[0008] 对所纟
进行误差处理，得到实际定子电压矢量Us=( Ua，jU{!)，其 中，所述误差处理按处理顺序包括:脉冲调制与发送误差处理、硬件延时误差处理、电压损 失误差处理以及变流器内阻损耗误差处理中的一种或多种的组合；
[0009]依据所述Us =(Ua，jUf!)、所述永磁同步电机的电流以及相电阻得到反电动势Es ;
[0010 ]依据所述反电动势Es以及所述当前的转速ω得到如与％;
[0011]依据所述如与!^得到所述永磁同步电机的饱和电感参数Ld与Lq，并将所述饱和电 感参数Ld与Lq作为下一周期的新的当前电感参数。
[0012] 优选地，所述脉冲调制与发送误差处理具体为传递函数为^Tts的误差处理，其中，τ =0 · 5T_+To，1^为SVPffM控制器的调制周期，To为所述SVPffM控制器的程序主循环周期。
[0013] 优选地，所述硬件延时误差处理具体为传递函数为#一'的误差处理，其中，Th为 从SVPffM控制器到变流器中的驱动执行单元的延时。
[0014] 优选地，所述电压损失误差处理具体为：
[0015] 将输入的定子电压矢量和死区损失电压矢量Ulciss进行做差处理；
[0016] 其中：
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021 ] 其中，1^1_、1^1_以及1]。_1_为所述变流器对5￥?丽控制器发送的脉冲进行死区 处理时，由于死区处理造成的三相电压损失；电流的正方向为从所述变流器流进所述永磁 同步电机的方向；
[0022] Tdead为死区作用时间，Ud为中间电压，TP?为所述SVPffM控制器的调制周期；
[0023] ia_rrf、ib_rrf和ic^f为依据给定的转速或给定的转矩|^:并结合当前的转速 ω、当前电感参数I/ d与L%得到的参考电流iq+rrf和icUref通过坐标变换反算得到的三相定子 电流。
[0024] 优选地，所述变流器内阻损耗误差处理具体为：
[0025] 将输入的定子电压矢量和所述变流器内阻损耗电压矢量Uinv进行做差处理；
[0026] 其中，1^=;^*1^，;^为定子电流矢量，1^为所述变流器的内阻。
[0027]优选地，所述依据所述反电动势Es以及所述当前的转速ω得到加与队的过程具体 为：
[0028]依据所述反电动势Es以及所述当前的转速ω采用基于PI锁相原理的磁力观测器 得到加与
[0029] 为解决上述技术问题，本发明还公开了一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识系 统，包括：
[0030] 参考定子电压矢量计算单元，用于依据给定的转速或给定的转矩并结 合当前的转速ω、当前电感参数IZd与IZd得到参考定子电压矢量
，其中， 为参考定子电压励磁分量，为参考定子电压转矩分量；
[0031 ]定子电压误差处理单元，用于对所对
进行误差处理，得到实际定 子电压矢量Us= (Ua，jU{!)，其中，所述误差处理按处理顺序包括:脉冲调制与发送误差处理、 硬件延时误差处理、电压损失误差处理以及变流器内阻损耗误差处理中的一种或多种的组 合；
[0032 ]反电动势计算单元，用于依据所述Us =( Ucc，jug )、所述永磁同步电机的电流以及相 电阻得到反电动势Es;
[0033] 定子磁链计算单元，用于依据所述反电动势Es以及所述当前的转速ω得到加与1]?;
[0034] 电感参数计算单元，用于依据所述加与队得到所述永磁同步电机的饱和电感参数 Ld与Lq，并将所述饱和电感参数Ld与Lq作为下一周期的新的当前电感参数。
[0035]本发明公开了一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法及系统，区别与现有技 术中将参考定子电压矢量直接作为加在电机端的实际定子电压矢量，并依据参考定子电压 矢量来计算饱和电感参数的方案，本申请对参考定子电压矢量进行误差处理，得到实际定 子电压矢量，其中，误差处理按处理顺序包括脉冲调制与发送误差处理、硬件延时误差处 理、电压损失误差处理以及变流器内阻损耗误差处理中的一种或多种的组合;可见，本申请 充分考虑了参考定子电压矢量从发送到最终加到电机端过程中的各个影响因素，通过对参 考定子电压矢量进行误差处理得到加在电机端的实际定子电压矢量，再通过实际定子电压 矢量来计算饱和电感参数，提高了饱和电感参数的计算精度，提高了系统的调速性能。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
[0037] 图1为本发明提供的一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法的过程的流程 图；
[0038] 图2为本发明提供的一种磁链定向矢量控制框图；
[0039] 图3为本发明提供的一种参考定子电压矢量与实际定子电压矢量Us = (Ucc，j·)之间的关系图；
[0040] 图4为本发明提供的一种参考定子电压矢量零的脉冲调制和发送的示意图；
[0041 ]图5为本发明提供的一种参考定子电压矢量玛=到实际定子电压矢量Us = (11。，細)的近似数学模型框图；
[0042]图6为本发明提供的一种基于PI锁相原理的磁链观测器的原理框图；
[0043]图7为本发明提供的一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]本发明的核心是提供一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法，提高了饱和电 感参数的计算精度，提高了系统的调速性能;本发明的另一核心是提供一种永磁同步电机 饱和电感参数的辨识系统。
[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046] 请参照图1，图1为本发明提供的一种永磁同步电机饱和电感参数的辨识方法的过 程的流程图，该方法包括：
[0047] 步骤SlOl:依据给定的转速或给定的转矩并结合当前的转速ω、当前电 感参数I/ d与I/ q得到参考定子电压矢j
其中，.为参考定子电压励磁分 量，为参考定子电压转矩分量；
[0048]具体地，请参照图2,图2为本发明提供的一种磁链定向矢量控制框图。图中，MTPA 为最大转矩电流比，PMSM表示永磁同步电机。图2所示的控制系统可以工作在转矩闭环与速 度闭环，下面选取速度闭环来说明。
[0049] 给定的转速^通过变流器控制系统施加到永磁同步电机上后通过位置传感器 获得反馈速度《back(也即当前的转速ω)，系统根据这两者的差值通过转速调节器(PI)可 以得到给定的q轴电流i。MTPA为：
[0050]
..............(1)
[0051] 给定的q轴电流i q_MTPA经过限幅环节后得到进入电流调节器的q轴电流i q_:ref。
[0052] 转速调节器的目标是调节定子电流的转矩分量，以