一种永磁同步电机参数自动辨识装置

本发明涉及电机参数检测，具体为一种永磁同步电机参数自动辨识装置。

背景技术：

1、永磁同步电机的矢量控制系统是一种用磁场定向方式达到瞬时转矩可控的高精度的变频调速系统。矢量控制系统的性能完全依赖于其中所使用电机参数的准确程度，如果电机参数不准确，将直接导致控制精度下降。而常用的永磁同步电机参数辨识方法，不仅参数误差较大，参数辨识困难，准确度低，往往还需要额外的仪器设备(例如转子位置传感器、转子位置转换电路等)，增加了操作难度，降低了可靠性。

2、现有技术中，申请号为cn201720747472.2，申请名称为一种永磁同步电机参数自动辨识装置，所记载的技术方案中包括dsp控制芯片、ipm驱动电路、ipm智能功率模块、采样电路、霍尔电流传感器和霍尔电压传感器；所述dsp控制芯片包括电机参数辨识控制模块、fast转子位置估算器、ad模数转换模块和pwm波形产生模块；所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器均与采样电路连接；所述采样电路与ad模数转换模块连接；所述ad模数转换模块与fast转子位置估算器连接；所述fast转子位置估算器与电机参数辨识控制模块连接；所述电机参数辨识控制模块与pwm波形产生模块连接；所述pwm波形产生模块与ipm驱动电路连接；所述ipm驱动电路与ipm智能功率模块连接；使用了ti公司最新款的tms320f28069m型dsp控制芯片，其内置的fast转子位置估算器以及电机参数辨识模块，可以在仅需少量外围电路的情况下，进行永磁同步电机的无位置传感器控制以及参数辨识，具有硬件结构设计简单，参数辨识准确，矢量控制性能高的特点。本装置不仅能够实现准确的参数辨识以及高性能的矢量控制，同时其无位置传感器的特点，能有有效减少硬件成本，增加系统可靠性。

3、但是在实际使用的过程中，永磁同步电机控制系统，其性能受到永磁同步电机的转动惯量的影响较大，转动惯量的变化会对系统的机械特性造成明显的影响。因此，当转动惯量变化时，需要对控制系统的运行参数进行相应的调整才能获得优良的控制性能。在实际的系统中pmsm的转动惯量很难直接测量，通常需要采用参数辨识的方法获得。针对pmsm控制系统中的转动惯量的辨识方法进行了不少的研究，提出了一系列的辨识策略，如加减速法、模型参考自适应法、最小二乘法等，其中最小二乘法原理简单，便于理解和掌握，并且在一定条件下具有良好的统计特性，能较好的实现对系统参数的离线辨识，因此具有较广泛的实际应用价值。在对系统的时变参数进行在线辨识时，可以在最小二乘算法中加入遗忘因子，即带遗忘因子的最小二乘算法。此方法的重点在于确定遗忘因子的大小，遗忘因子过大，则算法跟踪时变参数的能力就会变差，遗忘因子太小，则参数估计值的波动又太大，从而辨识的结果就会受到影响。

4、基于上述问题，我们提出一种永磁同步电机参数自动辨识装置。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是提供一种永磁同步电机参数自动辨识装置，能够实现降低电机惯量对识别的有影响，避免参数上的波动，改善辨识效果。

4、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

5、一种永磁同步电机参数自动辨识装置，其包括dsp控制芯片、ipm驱动电路、ipm智能功率模块、采样电路、永磁同步电机主体、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器和开关控制器；

6、其中，

7、所述dsp控制芯片的包括电机参数辨识控制模块、fast转子位置估算器、ad模数转换模块、pwm波形产生模块、速度控制模块、坐标转换模块、pwm逆变器模块、pmsm本体模块；

8、所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器均与采样电路连接，所述采样电路与永磁同步电机主体连接；所述采样电路与ad模数转换模块连接；所述ad模数转换模块与fast转子位置估算器连接；所述fast转子位置估算器与电机参数辨识控制模块连接；所述电机参数辨识控制模块与pwm波形产生模块连接；所述pwm波形产生模块与ipm驱动电路连接；所述ipm驱动电路与ipm智能功率模块连接；所述永磁同步电机主体与开关控制器连接；

9、所述开关控制器包括数据引入模块和辨识器，数据引入模块用于当系统参数变化时，能适时的检测到，并对变化了的参数进行初始化，利用新采集到的数据对系统参数进行辨识，从而达到改善辨识效果的作用；辨识器为最小二乘辨识器，用作对对系统的运行数据进行采集，然后通过递推最小二乘算法对待辨识系统参数进行辨识，将辨识结果反馈到开关控制器，开关控制器根据辨识的结果对辨识器进行控制。

10、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述开关控制器中的最小二乘辨识器为了能够对时变参数具有跟踪能力，提高辨识精度，在递推最小二乘算法的基础上引入遗忘因子，即遗忘因子最小二乘法，遗忘因子为1时，遗忘因子最小二乘法就变成递推最小二乘法，遗忘因子越大，算法跟踪时变参数的能力就越弱，遗忘因子越小，算法跟踪能力越强。

11、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述dsp控制芯片的型号是tms320f28069，其所需外围电路少，可以在仅需少量外围电路的情况下，进行永磁同步电机的无位置传感器控制以及参数辨识。

12、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述ipm驱动电路内部的光耦型号为sfh6345高速光耦，以保证ipm在20khz的开关速率下，依旧可以可靠导通，以降低开关损耗，实现更精准的占空比调节。

13、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述ipm智能功率模块的型号为pm15rsh120，最大电流15a，最大耐压1200v，采用独立供电，其三个上桥臂供电相互独立，并与三个下桥臂互相独立，可以确保可靠有效的供电。

14、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述霍尔电流传感器的型号为csne151-100，霍尔电流传感器可以在不影响被测电流的情况下，准确、快速、隔离对电流进行采样。

15、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述霍尔电压传感器的型号为lv25-p，霍尔电压传感器可以在不影响被测电压的情况下，准确、快速、隔离对电压进行采样。

16、作为本发明所述的一种永磁同步电机参数自动辨识装置的一种优选方案，其中：所述速度控制模块的输出为实际转速和参考转速之间的差值，输出为三相参考相电流；所述pwm逆变器模块通过实际转速和参考转速之间的差值，输出为三相参考相电流；所述坐标变换模块用作实现dq轴旋转坐标系下的两相电流向abc静止坐标系下的三相电流的等效变换；所述pmsm本体模块用作反映永磁同步电机的本质属性。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：在永磁同步电机控制系统的基础上，根据相关理论，基于最小二乘算法设计了转动惯量辨识器，并通过开关控制器的改进形式，克服了辨识过程中的数据波动现象，通过仿真实验及分析可以得出此方法提高了辨识精度，并能克服了一定的测量噪声，从而改善了辨识效果。因此这种方法更适合于在参数辨识精度和实时性要求不高的情况下使用，从实用角度来看，更适合于工程实际的需要。