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，该方案通过在观测d轴注入高频周期性电压的同时，在观测d轴或q轴进行常量电压注入来人为设置观测d轴角度并使得电机锁定在不同的位置，由此使得高频电流响应中的角度相关值变为可知，实现dq轴电感的快捷可靠求取。

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：在观测d轴注入第一常量电压并将park反变换的角度设为0的同时在观测d轴注入第一高频周期性电压信号；在α轴或者观测d轴获取第一高频电流响应；在观测q轴注入第二常量电压并将park反变换的角度设为0 的同时在观测d轴注入第二高频周期性电压信号；获取第二高频电流响应；以及基于所述第一高频电流响应计算d轴电感ld，并基于所述第二高频电流响应计算q轴电感lq。

3、可选地，基于所述第一高频电流响应计算d轴电感ld，并基于所述第二高频电流响应计算q轴电感lq包括：获取所述第一高频电流响应与时间相关的第一取值信息；根据获取的所述第一取值信息计算所述d轴电感ld，获取所述第二高频电流响应与时间相关的第二取值信息；以及根据获取的所述第二取值信息计算所述q轴电感lq。

4、可选地，所述第一高频周期性电压信号和第二高频周期性电压信号是相同的高频方波电压信号，并且获取第一高频电流响应与时间相关的第一取值信息以及获取所述第二高频电流响应与时间相关的第二取值信息包括：获取所述第一高频电流响应随时间的第一变化率；以及获取所述第二高频电流响应随时间的第二变化率。

5、可选地，获取的所述第一高频电流响应和所述第二高频电流响应信息各自包括：α轴第一高频电流响应iiα_1以及α轴第二高频电流响应iiα_2，或者通过将park变换的角度设为0获取的观测d轴第一高频电流响应iid_1以及观测d轴第二高频电流响应iid_2，其中，获取所述第一高频电流响应时，观测d轴与α轴的夹角真实d轴与α轴的夹角θr＝0，从而所述第一高频电流响应对应的真实d轴与观测d轴之差δθ＝0，并且获取所述第二高频电流响应时，观测d轴与α轴的夹角真实d轴与α轴的夹角θr＝π/2，从而所述第二高频电流响应对应的真实d轴与观测d轴之差δθ＝π/2。

6、可选地，获取所述第一高频电流响应随时间的第一变化率包括：间隔n 个控制周期ts采集两次第一高频电流响应，其中，n是不小于1的整数；将基于两次采集的第一高频电流响应之差与n·ts相除得到n个控制周期内的第一单位变化率；以及使用所述第一单位变化率作为所述第一变化率；并且获取所述第二高频电流响应随时间的第二变化率包括：间隔n个控制周期ts采集两次第二高频电流响应；将基于两次采集的第二高频电流响应之差与n·ts相除得到n个控制周期内的第二单位变化率；以及使用所述第二单位变化率作为所述第二变化率。

7、可选地，求取多个所述第一单位变化率的均值作为所述第一变化率，并且求取多个所述第二单位变化率的均值作为所述第二变化率。

8、可选地，基于所述第一高频电流响应计算d轴电感ld包括：根据所述第一高频电流响应随时间的所述第一变化率和所述第一高频周期性电压信号的幅值计算所述d轴电感ld；基于所述第二高频电流响应计算q轴电感lq包括：根据所述第二高频电流响应随时间的所述第二变化率和所述第二高频周期性电压信号的幅值计算所述q轴电感lq。

9、可选地，所述第一高频周期性电压信号和第二高频周期性电压信号是相同的高频脉振电压信号，并且获取第一高频电流响应与时间相关的第一取值信息以及获取所述第二高频电流响应与时间相关的第二取值信息包括：获取所述第一高频电流响应的最大正向峰值和最大负向峰值之差作为第一正负峰值差；以及获取所述第二高频电流响应的最大正向峰值和最大负向峰值之差作为第二正负峰值差。

10、可选地，获取的所述第一高频电流响应和所述第二高频电流响应信息各自包括：α轴第一高频电流响应iiα_1以及α轴第二高频电流响应iiα_2，或者通过将park变换的角度设为0获取的观测d轴第一高频电流响应iid_1以及观测d轴第二高频电流响应iid_2，其中，其中，获取所述第一高频电流响应时，观测d轴与α轴的夹角真实d轴与α轴的夹角θr＝0，从而所述第一高频电流响应对应的真实d轴与观测d轴之差δθ＝0，并且获取所述第二高频电流响应时，观测d轴与α轴的夹角真实d轴与α轴的夹角θr＝π/2，从而所述第二高频电流响应对应的真实d轴与观测d轴之差δθ＝π/2。

11、可选地，基于所述第一高频电流响应计算d轴电感ld包括：求取所述第一高频电流响应的两个相邻的最大正向峰值和最大负向峰值之差作为所述第一正负峰值差；以及根据所述第一正负峰值差、所述第一高频周期性电压信号的角频率和所述第一高频周期性电压信号的幅值计算所述d轴电感ld；基于所述第二高频电流响应计算q轴电感lq包括：求取所述第二高频电流响应的两个相邻的最大正向峰值和最大负向峰值之差作为所述第二正负峰值差；以及根据所述第二正负峰值差、所述第二高频周期性电压信号的角频率和所述第二高频周期性电压信号的幅值计算所述q轴电感lq。

12、可选地，持续求取多个相邻最大正向峰值和最大负向峰值之差以迭代求取所述d轴电感ld和所述q轴电感lq。

13、根据本发明的第二个方面，提出了一种永磁同步电机电感辨识方法，包括：在观测d轴和/或观测q轴进行第一次常量电压注入，将park反变换的角度设为第一角度，同时在观测d轴进行第一高频周期性电压信号注入，由此得到真实d轴与α轴的夹角θr_1以及观测d轴与α轴的夹角以及第一高频电流响应，其中所述第一高频电流响应对应的真实d轴与观测d轴之差为在观测d轴和/或观测q轴进行第二次常量电压注入，进行park反变换的第二角度注入，同时在观测d轴进行第二高频周期性电压信号注入，由此得到真实d轴与α轴的夹角θr_2以及观测d轴与α轴的夹角以及第二高频电流响应，其中所述第二高频电流响应对应的求取真实d 轴与观测d轴之差δθ2，其中，至少θr_1＝θr_2以及δθ1＝δθ2不同时成立；基于所述第一高频电流响应和所述第二高频电流响应，计算d轴电感ld和q轴电感lq，其中，根据θr_1、δθ1、θr_2和δθ2的取值，选择观测d轴、观测q轴、α轴和β轴之一获取所述第一高频电流响应和第二高频电流响应。

14、根据本公开的第三个方面，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。

15、由此，本发明通过在观测d轴注入高频周期性电压的同时，在观测d轴和q轴进行常量电压注入来迫使电机锁定在一个电气角度，并通过针对park 反变换模块的操作获知观测d轴的取值，由此使得高频电流响应中的角度相关值变为可知，实现dq轴电感的快捷可靠求取。