永磁同步电机定子电阻辨识方法、电机驱动器及存储介质与流程

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机定子电阻辨识方法、电机驱动器及存储介质。

背景技术：

在永磁同步电机控制系统中，定子电阻的辨识精度直接影响着电机控制性能。伏安法是一种常用的电阻辨识方法。针对开关管和二极管的压降会降低电阻辨识精度问题，工程上一般采用注入两次不同值的直流电，将得到的电流电压值相减，从而抵消开关器件和二极管的压降，降低了对器件的依赖性。注入的直轴电流经过坐标变换后得到永磁同步电机三相pwm控制信号。

但是由于开关器件的非线性因素的影响，相电流太小时，开关管的开通延时与关断延时差值大，导致上述方法引入了开关管的开通延时与关断延时差值的影响。并且直轴电流、坐标变换的角度选取的不合适都会导致电机相电流太小，降低了永磁同步电机电阻辨识的精度。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种永磁同步电机定子电阻辨识方法、电机驱动器及存储介质，旨在解决现有技术中辨识的电阻误差大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种永磁同步电机定子电阻辨识方法，所述方法包括以下步骤：

获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度；

确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度；

查找映射曲线的线性区，所述映射曲线为反映延时时间差与电流值对应关系的曲线；

在所述线性区中选取电流值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，检测与所述直轴电流值对应的直轴电压值；

根据所述直轴电流值及对应的直轴电压值计算所述永磁同步电机的定子电阻。

优选地，所述查找映射曲线的线性区，具体包括：

获取所述映射曲线上各点的切线斜率，根据所述切线斜率确定所述线性区。

优选地，所述根据所述切线斜率确定所述线性区，具体包括：

将切线斜率等于预设斜率的点作为分割点；

将所述映射曲线按照所述分割点进行分割，获得至少两个分割区；

判断各分割区是否存在切线斜率大于预设斜率的点，将未存在切线斜率大于预设斜率的点的分割区作为所述线性区。

优选地，所述在所述线性区中选取电流值之前，所述方法还包括：

删除所述线性区中超过预设电流阈值的区域。

优选地，所述预设电流阈值为所述永磁同步电机允许的电流最大值和所述永磁同步电机所连接变频器允许的电流最大值中的较小值。

优选地，所述确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，具体包括：

计算所述当前直轴角度与各标准电压矢量之间的夹角；

根据计算的夹角来确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

优选地，所述根据计算的夹角来确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，具体包括：

对计算的夹角进行比较，将夹角最小的标准电压矢量确定为与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

优选地，所述在所述线性区中选取电流值，具体包括：

在所述线性区中选取两个不同的电流值；

相应地，所述将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，检测与所述直轴电流值对应的直轴电压值，具体包括：

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第一电流值作为第一直轴电流值，对所述第一直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第一直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第一直轴电流值对应的第一直轴电压值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第二电流值作为第二直轴电流值，对所述第二直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第二直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第二直轴电流值对应的第二直轴电压值。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电机驱动器，所述电机驱动器包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的永磁同步电机定子电阻辨识程序，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序配置为实现所述的永磁同步电机定子电阻辨识方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有永磁同步电机定子电阻辨识程序，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时实现所述的永磁同步电机定子电阻辨识方法的步骤。

本发明通过获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度，确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，查找映射曲线的线性区，在所述线性区中选取电流值，将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，不仅能够保证注入永磁同步电机的直轴电流经坐标变换后得到的三相电流不会太小，最小为注入的直轴电流的一半，同时能够有效降低延时时间差不同的影响，提高了永磁同步电机定子电阻辨识的准确度。并且既不需要对开关管的延时时间差进行补偿，也不需要复杂的数学运算，同时具有普适性，不受开关管的限制。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电机驱动器结构示意图；

图2为本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例中电压矢量示意图；

图4为本发明实施例中延时时间差随电流变化的规律示意图；

图5为本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法第二实施例的流程示意图；

图6为本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法第三实施例的流程示意图；

图7为本发明实施例中电阻辨识时的电流及电压的波形图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电机驱动器结构示意图。

如图1所示，该电机驱动器可以包括：处理器1001，例如cpu，通信总线1002、用户接口1003，存储器1004。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器1004可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1004可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的电机驱动器结构并不构成对电机驱动器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1004中可以包括操作系统、用户接口模块以及永磁同步电机定子电阻辨识程序。

在图1所示的电机驱动器中，所述电机驱动器通过处理器1001调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，并执行以下操作：

获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度；

确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度；

查找映射曲线的线性区，所述映射曲线为反映延时时间差与电流值对应关系的曲线；

在所述线性区中选取电流值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，检测与所述直轴电流值对应的直轴电压值；

根据所述直轴电流值及对应的直轴电压值计算所述永磁同步电机的定子电阻。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，还执行以下操作：

获取所述映射曲线上各点的切线斜率，根据所述切线斜率确定所述线性区。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，还执行以下操作：

将切线斜率等于预设斜率的点作为分割点；

将所述映射曲线按照所述分割点进行分割，获得至少两个分割区；

判断各分割区是否存在切线斜率大于预设斜率的点，将未存在切线斜率大于预设斜率的点的分割区作为所述线性区。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，还执行以下操作：

删除所述线性区中超过预设电流阈值的区域。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，还执行以下操作：

计算所述当前直轴角度与各标准电压矢量之间的夹角；

根据计算的夹角来确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，还执行以下操作：

对计算的夹角进行比较，将夹角最小的标准电压矢量确定为与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1004中存储的永磁同步电机定子电阻辨识程序，还执行以下操作：

在所述线性区中选取两个不同的电流值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第一电流值作为第一直轴电流值，对所述第一直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第一直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第一直轴电流值对应的第一直轴电压值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第二电流值作为第二直轴电流值，对所述第二直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第二直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第二直轴电流值对应的第二直轴电压值。

本实施例通过上述方案，通过获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度，确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，查找映射曲线的线性区，在所述线性区中选取电流值，将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，不仅能够保证注入永磁同步电机的直轴电流经坐标变换后得到的三相电流不会太小，最小为注入的直轴电流的一半，同时能够有效降低延时时间差不同的影响，提高了永磁同步电机定子电阻辨识的准确度。并且既不需要对开关管的延时时间差进行补偿，也不需要复杂的数学运算，同时具有普适性，不受开关管的限制。

基于上述硬件结构，提出本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法实施例。

参照图2，图2为本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法第一实施例的流程示意图。

在第一实施例中，所述永磁同步电机定子电阻辨识方法包括以下步骤：

s10：获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度；

需要说明的是，对于永磁同步电机而言，交轴也叫q轴，直轴也叫d轴，交轴和直轴从本质上而言是坐标轴，而并非实际的转轴，在永磁同步电机控制中，为了能够得到类似直流电机的控制特性，因此在电机转子上建立了一个坐标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，垂直于转子磁场方向为q轴，将电机的数学模型转换到此坐标系下，可实现d轴和q轴的解耦，从而得到良好控制特性。

可理解的是，所述当前直轴角度可理解为在当前时刻，永磁同步电机的转子在直轴所处的角度。

s20：确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度；

需要说明的是，参照图3，标准电压矢量通常具有8个，分别为：u0(000)、u1(100)、u2(110)、u3(010)、u4(011)、u5(001)、u6(101)、及u7(111)。

在具体实现中，图3中的“d”即为当前直轴角度。

可理解的是，通常夹角能够反映两个矢量之间的近似程度，为便于确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，可计算所述当前直轴角度与各标准电压矢量之间的夹角，再根据计算的夹角来确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

为进一步便于确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，本实施例中，在根据计算的夹角来确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量时，可对计算的夹角进行比较，将夹角最小的标准电压矢量确定为与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量。

参照图3，θ1、θ2分别为电机转子位置与相邻标准电压矢量的夹角，以θ1小于θ2为例，此时，可将电压矢量u1(100)作为与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，因此，可将确定的标准电压矢量u1(100)对应的电压矢量方向0°作为坐标变换角度。

需要说明的是，为便于将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，本实施例中，可先查找确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向，并将查找到的电压矢量方向作为所述坐标变换角度。

为便于查找所述电压矢量方向，可预先建立一个映射关系，所述映射关系中包括标准电压矢量和电压矢量方向之间的对应关系，因此，可在映射关系中查找确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向。

s30：查找映射曲线的线性区，所述映射曲线为反映延时时间差与电流值对应关系的曲线；

在具体实现中，可进行多次试验测试，从而获得映射曲线，所述映射曲线为反映延时时间差与电流值对应关系的曲线，但由于所述映射曲线中可能存在变化幅度较快的非线性区，若选取的电流值处于非线性区中，由于延时时间差差距过大，会使辨识的电阻误差过大，故而，本实施例中可查找映射曲线中变化幅度较小的线性区。

需要说明的是，延时时间差即为关断延时时间与开通延时时间的差值，计算公式可采用δtdelay＝tturn_off_delay-tturn_on_delay，其中，δtdelay为延时时间差，tturn_off_delay为关断延时时间，tturn_on_delay为开通延时时间。

可理解的是，由于所述线性区的变化幅度通常较慢，故而，其切线斜率通常较小，为便于查找所述映射曲线中的线性区，本实施例中，可获取所述映射曲线上各点的切线斜率，根据所述切线斜率确定所述线性区。

为对所述线性区实现快速查找，本实施例中，可将切线斜率等于预设斜率的点作为分割点；将所述映射曲线按照所述分割点进行分割，获得至少两个分割区；判断各分割区是否存在切线斜率大于预设斜率的点，将未存在切线斜率大于预设斜率的点的分割区作为所述线性区。

参照图4，根据实验测试结果可计算延时时间差，根据计算结果可知，延时时间差随电流变化的规律如图4中实线所示，图中的横坐标为电流值，纵坐标为延时时间差，其中，i1对应的点即可理解为上述分割点，虚线即为对各电流值分别进行计算所获得的延时时间差。

s40：在所述线性区中选取电流值；

需要说明的是，由于线性区通常变化幅度较小，因此，在所述线性区中选取电流值能够防止辨识的电阻误差过大。

可理解的是，在所述线性区中选取电流值时可采用随机选取的方式，本实施例对此不加以限制。

s50：将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，检测与所述直轴电流值对应的直轴电压值；

s60：根据所述直轴电流值及对应的直轴电压值计算所述永磁同步电机的定子电阻。

本实施例通过获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度，确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，查找映射曲线的线性区，在所述线性区中选取电流值，将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，不仅能够保证注入永磁同步电机的直轴电流经坐标变换后得到的三相电流不会太小，最小为注入的直轴电流的一半，同时能够有效降低延时时间差不同的影响，提高了永磁同步电机定子电阻辨识的准确度。并且既不需要对开关管的延时时间差进行补偿，也不需要复杂的数学运算，同时具有普适性，不受开关管的限制。

进一步地，如图5所示，基于第一实施例提出本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法第二实施例。

本实施例中，步骤s40之前，所述方法还包括：

s70：删除所述线性区中超过预设电流阈值的区域。

需要说明的是，步骤s30中确定的线性区中可能存在较大的电流值，如果选取到过大的电流值可能会损坏永磁同步电机，又或是损坏与永磁同步电机电机连接的部件，为防止出现该问题，本实施例中，可设置一个预设电流阈值，删除所述线性区中超过预设电流阈值的区域。

可理解的是，对于所述预设电流阈值而言，可通过经验进行设置，也可根据多次试验进行设置，但考虑到不同永磁同步电机可能具有不同的耐电流特性，因此，本实施例中，可将所述预设电流阈值设置为所述永磁同步电机允许的电流最大值和所述永磁同步电机所连接变频器允许的电流最大值中的较小值。

进一步地，如图6所示，基于第一实施例或第二实施例提出本发明永磁同步电机定子电阻辨识方法第三实施例，图6以基于第一实施例为例。

本实施例中，步骤s40具体包括：

s40’：在所述线性区中选取两个不同的电流值。

可理解的是，为了抵消延时时间差的影响，故而，需要进行两次电流值的注入，因此，本实施例中在所述线性区中选取两个不同的电流值，为便于对选取的电流值进行区分，可将选取的电流值分为第一电流值及第二电流值。

相应地，步骤s50可具体包括：

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第一电流值作为第一直轴电流值，对所述第一直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第一直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第一直轴电流值对应的第一直轴电压值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第二电流值作为第二直轴电流值，对所述第二直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第二直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第二直轴电流值对应的第二直轴电压值。

可理解的是，由于闭环控制通常是采用反馈比较的方式实现，故而，通常需要一定的时间才能使设定值(即第一直轴电流值或第二直轴电流值)与反馈值(即反馈直轴电流值)一致，但假设在设定值与反馈值还未一致时，即采集直流电压值，会导致辨识的电阻误差过大，因此，本实施例中，在设定值与反馈值一致时，才获取直流电压值。

在具体实现中，为便于提高计算效率，本实施例中可根据所述直轴电流值及对应的直轴电压值通过下式计算所述永磁同步电机的定子电阻，

其中，rs为所述永磁同步电机的定子电阻，vd1为第一直轴电压值，vd2为第二直轴电压值，id1为第一直轴电流值，id2为第二直轴电流值。

具体地，在进行电阻辨识时，电流及电压的波形图可参照图7，其中，imax为上述的预设电流阈值。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有永磁同步电机定子电阻辨识程序，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时实现如下操作：

获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度；

确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度；

查找映射曲线的线性区，所述映射曲线为反映延时时间差与电流值对应关系的曲线；

在所述线性区中选取电流值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，检测与所述直轴电流值对应的直轴电压值；

根据所述直轴电流值及对应的直轴电压值计算所述永磁同步电机的定子电阻。

进一步地，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时还实现如下操作：

获取所述映射曲线上各点的切线斜率，根据所述切线斜率确定所述线性区。

进一步地，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时还实现如下操作：

将切线斜率等于预设斜率的点作为分割点；

将所述映射曲线按照所述分割点进行分割，获得至少两个分割区；

判断各分割区是否存在切线斜率大于预设斜率的点，将未存在切线斜率大于预设斜率的点的分割区作为所述线性区。

进一步地，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时还实现如下操作：

删除所述线性区中超过预设电流阈值的区域。

进一步地，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时还实现如下操作：

计算所述当前直轴角度与各标准电压矢量之间的夹角；

根据计算的夹角来确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

进一步地，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时还实现如下操作：

对计算的夹角进行比较，将夹角最小的标准电压矢量确定为与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度。

进一步地，所述永磁同步电机定子电阻辨识程序被处理器执行时还实现如下操作：

在所述线性区中选取两个不同的电流值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第一电流值作为第一直轴电流值，对所述第一直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第一直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第一直轴电流值对应的第一直轴电压值；

将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的第二电流值作为第二直轴电流值，对所述第二直轴电流值进行闭环控制，当闭环控制的反馈直轴电流值与第二直轴电流值一致时，获取直流电压值，并将获取的直流电压值作为与所述第二直轴电流值对应的第二直轴电压值。

本实施例通过上述方案，通过获取永磁同步电机的转子所处的当前直轴角度，确定与所述当前直轴角度最接近的标准电压矢量，将确定的标准电压矢量对应的电压矢量方向作为坐标变换角度，查找映射曲线的线性区，在所述线性区中选取电流值，将所述坐标变换角度作为给定电角度，将选取的电流值作为注入永磁同步电机的直轴电流值，不仅能够保证注入永磁同步电机的直轴电流经坐标变换后得到的三相电流不会太小，最小为注入的直轴电流的一半，同时能够有效降低延时时间差不同的影响，提高了永磁同步电机定子电阻辨识的准确度。并且既不需要对开关管的延时时间差进行补偿，也不需要复杂的数学运算，同时具有普适性，不受开关管的限制。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。