电机反电势系数离线辨识方法与流程

本发明属于空调控制技术领域，特别涉及一种电机反电势系数离线辨识方法。

背景技术：

对于电机的高性能控制策略来说，控制效果的好坏依赖于控制中所应用到的电机参数，这就需要进行参数的辨识。控制中所需要的电机参数通常是不能够直接从电机的铭牌上获取的，需要额外的测量设备和测量方法或需要电机厂家提供电机反电势系数等电机参数。当需要对大量的不同厂家的电机进行控制时，常常把电机参数存储在类似EEPROM中，保留控制程序不变，能够解决对不同压缩机等电机的控制，但该方法存在如下不足：一是需要类似EEPROM等存储器，增加了产品成本，二是当用户的变频空调出现问题，需要维修时，如果此时采用新的控制电路或者新的控制软件进行替换原来的控制板时，可能并不清楚电机的具体参数，无法快速实现对电机控制电路及控制软件的替代。

对电机参数的离线辨识，常规的方法是空载和堵转实验。传统的空载和堵转实验需要专业人员在额外的实验设备下采用一定的试验方法测得电机的参数，过程相对耗时和不方便重复，测量结果存在误差。

技术实现要素：

【要解决的技术问题】

本发明的目的是提供一种电机反电势系数离线辨识方法，以实现对所有电机反电势系数的自动获取。

【技术方案】

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明涉及一种电机反电势系数离线辨识方法，包括步骤：

(1)、给电机的A相线圈、B相线圈、C相线圈一定占空比的电压信号，控制电机转速由停止状态加速到指定的转速f₀，由公式w₀＝2πf₀p计算得到对应的电角速度，其中p为电机的极对数；

(2)、在电机相电流达到稳定后采样d轴电流I_d、q轴电流I_q；

(3)、测量并记录d轴电压给定值u_d、q轴电压给定值u_q；

(4)、对于不同的转速w(i)，通过下列公式计算获得一系列反电势系数值K_E(i)：

其中i为自然数，Δu为补偿量。

作为一种优选的实施方式，所述步骤D之后还包括：利用平均值法或最小二乘法对所述反电势系数值进行处理得到修正后的反电势系数。

作为另一种优选的实施方式，所述步骤B在采样d轴电流I_d、q轴电流I_q后，还分别对d轴电流I_d、q轴电流I_q进行滤波。

下面对本发明进行详细说明。

本发明将电机的每一相绕组等效为电阻r和电感L组成的电路，则电机的三相定子绕组等效为图1所示。当电机运行于一定转速w时，此时电感两端的电压大小等同于反电势电压。测得此时电感两端的电压u_s，则可以根据反电势电压u_s与转速w的关系，得到反电势系数K_E。最后通过平均值法或最小二乘法对辨识的结果进行校正。

根据永磁同步电机在d-q轴坐标系中的稳态方程为：

若电机运行到稳态，则那么上式可以写成：

根据矢量控制算法及图1可知：

反电势电压u_s与转速w的关系为：

u_s＝K_Ew

因此，可以得到：

进一步的，首先给K_E赋一个近似值，此近似值是通过已知的同类电机获得的一个参数，从而让电机转起来。然后由同步电机PMSM的矢量控制技术可知，外环为速度环，内环为电流环，外环的速度误差经PI控制器得到交轴电流I_q的给定值，此给定值与实际采样的I_q比较经过电流PI调节器和矢量控制算法得到交轴电压给定值u_q。同时在直轴电流控制上，采用直轴电流的给定值I_d经过与实际d轴电流比较后，同样经过PI调节器和矢量控制算法得到直轴电压给定值u_d。由于实际的d-q轴和真实的d-q轴存在θ角的偏差，因此测量得到的u_d，u_q和真实的u_d，u_q也是存在一定误差的，此误差主要受硬件电路板的影响。对于同样的电路板，误差是相对固定的，所以在辨识过程中需要增加一个补偿量Δu，Δu是通过已知的电机来得到的一个参数，最后根据公式：辨识出反电势系数，其中r是电机的电阻，p是电机的极对数，f是电机的机械频率。

综上，由于反电势系数K_E是电机的固有参数，是恒定不变的，但是在辨识过程中由于u_d、u_q的测量值与真实值存在误差，反电势系数会随着电机转速的增加而增加，当电机转速达到一定值，反电势系数保持不变，且与真实的电机反电势系数接近。其中，电机转速与反电势系数的关系如图2所示。因此，在辨识过程中，控制电机转速由停止状态加速到指定的转速，当电机稳定的时候，检测此时的d、q轴电流和d、q轴电压，然后通过上述公式计算即可得到反电势系数。

【有益效果】

本发明提出的技术方案具有以下有益效果：

通过本发明，可以在电机反电势系数数值未知的条件下，通过控制和计算准确的获得电机的反电势系数值，从而用于电机其他控制参数的设置和对不同压缩机的控制配置，达到正确驱动控制电机的目的。

附图说明

图1为电机三相定子绕组等效电路图。

图2为反电势系数与转速之间的关系示意图，图中，实线表示辨识得到的反电势系数值，点状虚线表示真实的反电势系数值。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的具体实施方式进行清楚、完整的描述。

实施例一

实施例一为电机反电势系数离线辨识方法，该方法包括以下步骤：

(1)、给电机的A相线圈、B相线圈、C相线圈一定占空比的电压信号，控制电机转速由停止状态加速到指定的转速f₀，由公式w₀＝2πf₀p计算得到对应的电角速度，其中p为电机的极对数；

(2)、在电机相电流达到稳定后采样d轴电流I_d、q轴电流I_q；

(3)、测量并记录d轴电压给定值u_d、q轴电压给定值u_q；

(4)、对于不同的转速w(i)，通过下列公式计算获得一系列反电势系数值K_E(i)：

其中i为自然数，Δu为补偿量；

(5)、对一系列获得的K_E(i)进行数据处理，具体地，本实施例采用最小二乘法进行数据处理得到最终的电机反电势系数K_E。

从以上实施例可以看出，本发明实施例在电机反电势系数数值未知的条件下，通过控制和计算准确的获得电机的反电势系数值，从而用于电机其他控制参数的设置和对不同压缩机的控制配置，达到正确驱动控制电机的目的。

需要说明，上述描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，也不是对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。