永磁同步电机电感辨识方法和永磁同步电机与流程

本公开涉及一种电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机电感辨识方法和对应的永磁同步电机。

背景技术：

1、在永磁同步电机(pmsm)控制过程中，为了使得在整个控制周期均可获得最大转矩输出，常采用foc(field-oriented control，磁定向矢量控制)对电机施加控制。foc控制中的park变换和反park变换均需要获知转子位置θ，检测的转子位置θ越接近真实位置，控制过程中的转矩输出才越接近最大转矩输出。

2、永磁同步电机进行高性能无位置传感器控制时，需要精确获知电机数学模型参数才能保证估计位置的精度。永磁同步电机的基本数学模型中包含四个电气参数：定子电阻、dq轴电感、永磁体磁链。定子电阻和永磁体磁链辨识较为简单，dq轴电感辨识较为复杂。常见的电感辨识方法包括：脉冲电压响应时间法，该方法通过在d轴注入方波电压，观测d轴电流上升到稳态电流0.632倍的时间进行d轴电感辨识，但该方法无法辨识q轴电感；以及旋转高频电压注入法，该方法需要采用滤波器对进行响应信号进行滤波处理，滤波处理会导致电流幅值衰减，并且对微控制器的计算造成负担。

3、为此，需要一种改进的永磁同步电机电感辨识方案。

技术实现思路

1、本公开要解决的一个技术问题是提供一种改进的永磁同步电机电感辨识方案，该方案通过对旋转高频电压注入后的αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中偏置的去除，能够在不使用滤波器的情况下实现正序和负序分量幅值的提取，从而大幅减小了求取dq轴电感所需的计算量，尤其适用于低算力或是定点mcu上的实时实现。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种永磁同步电机电感辨识方法，包括：注入三相对称高频电压信号，并获取αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ；去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流；对去除偏置的αβ轴合成高频电流响应行两次调制；基于两次调制所获取信号的虚部信号分别获取高频电流响应的正序分量幅值iip和负序分量幅值iin；以及从获取的所述正序分量幅值iip和所述负序分量幅值iin计算d轴电感ld和q轴电感lq。

3、可选地，去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流包括：寻找所述高频电流响应iiα的正向最大峰值iiα_max和负向最大峰值iiα_min，计算所述正向最大峰值iiα_max和所述负向最大峰值iiα_min的平均作为高频电流响应iiα的偏置电流iα_offset；以及寻找所述高频电流响应iiβ的正向最大峰值iiβ_max和负向最大峰值iiβ_min，计算所述正向最大峰值iiβ_max和所述负向最大峰值iiβ_min的平均作为高频电流响应iiβ的偏置电流iβ_offset。

4、可选地，去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流包括：寻找所述高频电流响应iiα的连续周期的正向最大峰值iiα_max和负向最大峰值iiα_min；迭代计算相邻的正向最大峰值iiα_max和负向最大峰值iiα_min的平均作为高频电流响应iiα的偏置电流iα_offset；寻找所述高频电流响应iiβ的连续周期的正向最大峰值iiβ_max和负向最大峰值iiβ_min；以及迭代计算相邻的正向最大峰值iiβ_max和负向最大峰值iiβ_min的平均作为高频电流响应iiβ的偏置电流iβ_offset。

5、可选地，去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流包括：所述高频电流响应iiα减去其偏置电流iα_offset，以获得去除偏置的α轴高频电流响应iiα_trg，其中iiα_trg可表达为三角函数；所述高频电流响应iiβ减去其偏置电流iβ_offset，以获得去除偏置的β轴高频电流响应iiβ_trg，其中iiβ_trg可表达为三角函数；及将iiα_trg和iiβ_trg进行矢量合成得到所述去除偏置的αβ轴合成高频电流响应。

6、可选地，对去除偏置的αβ轴合成高频电流响应进行两次调制包括：将所述去除偏置的αβ轴合成高频电流响应与正序高频信号相乘，得到用于获取所述正序分量幅值iip的正序调制信号；以及将所述去除偏置的αβ轴合成高频电流响应与负序高频信号相乘，得到用于获取所述负序分量幅值iin的负序调制信号。

7、可选地，基于两次调制后的虚部信号分别获取高频电流响应的正序分量幅值iip和负序分量幅值iin包括：寻找所述正序调制信号的虚部信号的正向最大峰值iip_max和负向最大峰值iip_min，基于正向最大峰值iip_max和负向最大峰值iip_min之差求取所述正序分量幅值iip；以及寻找所述负序调制信号的虚部信号的正向最大峰值iin_max和负向最大峰值iin_min，基于正向最大峰值iin_max和负向最大峰值iin_min之差求取所述负序分量幅值iin。

8、可选地，基于两次调制后的虚部信号分别获取高频电流响应的正序分量幅值iip和负序分量幅值iin包括：寻找所述正序调制信号的虚部信号的连续周期的多个正向最大峰值iip_max和多个负向最大峰值iip_min；迭代计算相邻的正向最大峰值iip_max和负向最大峰值iip_min之差，以求取所述正序分量幅值iip；寻找所述负序调制信号的虚部信号的连续周期的多个正向最大峰值iin_max和多个负向最大峰值iin_min；及迭代计算相邻的正向最大峰值iin_max和负向最大峰值iin_min之差，以求取所述负序分量幅值iin。

9、可选地，在注入所述三相对称的高频电压包括：在α轴和β轴分别注入高频余弦电压信号|ui|cos(ωit)和高频正弦电压信号|ui|sin(ωit)，其中ωi为注入的所述高频正弦电压的角频率，|ui|为注入的所述高频正弦电压和余弦电压的幅值。

10、可选地，从获取的正序分量幅值iip和负序分量幅值iin计算d轴电感ld和q轴电感lq包括：根据所述正序分量幅值iip和所述负序分量幅值iin之差、注入的所述高频电压的角频率及幅值计算所述d轴电感ld；及根据所述正序分量幅值iip和所述负序分量幅值iin之和、注入的所述高频电压的角频率及幅值计算所述q轴电感lq。

11、根据本公开的第二个方面，提供了一种永磁同步电机，包括：电机；磁定向矢量控制模块，用于对所述电机进行控制，并且包括：电感辨识子模块，用于执行如第一方面所述的电感辨识方法。

12、由此，本发明避免了常规旋转高频电压注入法辨识dq轴电感中的多次滤波操作，发明人通过理论推导发现去除偏置后的αβ轴的高频电流响应可表达为三角函数的形式，因此再通过对去除偏置的αβ轴合成高频电流响应再两次调制，再对所获取信号的虚部信号求取正向最大峰值和负向最大峰值，经过简单的运算即可得到d轴电感ld和q轴电感lq，尤其适用于低算力或是定点mcu上的实时实现。

技术特征：

1.一种永磁同步电机电感辨识方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流包括：

3.如权利要求1所述的方法，其中，去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流包括：

4.如权利要求1所述的方法，其中，去除所述αβ轴的高频电流响应iiα和iiβ中的偏置电流包括：

5.如权利要求1所述的方法，其中，对去除偏置的αβ轴合成高频电流响应进行两次调制包括：

6.如权利要求5所述的方法，其中，基于两次调制所获取信号的虚部信号分别获取高频电流响应的正序分量幅值iip和负序分量幅值iin包括：

7.如权利要求5所述的方法，其中，基于两次调制所获取信号的虚部信号分别获取高频电流响应的正序分量幅值iip和负序分量幅值iin包括：

8.如权利要求1所述的方法，其中在注入所述三相对称的高频电压包括：

9.如权利要求1所述的方法，其中，从获取的所述正序分量幅值iip和所述负序分量幅值iin计算d轴电感ld和q轴电感lq包括：

10.一种永磁同步电机，包括：

技术总结
公开了一种永磁同步电机电感辨识和电机方法。所述方法包括：注入三相对称高频电压信号，并获取αβ轴的高频电流响应i<subgt;iα</subgt;和i<subgt;iβ</subgt;；去除所述αβ轴的高频电流响应i<subgt;iα</subgt;和i<subgt;iβ</subgt;中的偏置电流；对去除偏置的αβ轴合成高频电流响应行两次调制；基于两次调制所获取信号的虚部信号分别获取高频电流响应的正序分量幅值I<subgt;ip</subgt;和负序分量幅值I<subgt;in</subgt;；以及从获取的所述正序分量幅值I<subgt;ip</subgt;和所述负序分量幅值I<subgt;in</subgt;计算d轴电感L<subgt;d</subgt;和q轴电感L<subgt;q</subgt;。本发明的永磁同步电机电感辨识方案通过对旋转高频电压注入后的αβ轴的高频电流响应i<subgt;iα</subgt;和i<subgt;iβ</subgt;中偏置的去除，能够在不使用滤波器的情况下实现正序和负序分量幅值的提取，从而大幅减小了求取dq轴电感所需的计算量，尤其适用于低算力或是定点MCU上的实时实现。

技术研发人员：张伦,王聪,杨庆庆,李龙剑,崔介兵,杨甜戈
受保护的技术使用者：兆易创新科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1