[發明專利]永磁同步電機靜態參數在線辨識的裝置與方法

有效

• 申請號: 201310323447.8
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103427751A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 孔繁金;李慶松;吳茂剛;韋壽德
• 申請（專利權）人: 李慶松;孔繁金
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及永磁同步電機矢量控制技術領域，又涉及在線確定永磁同步電機靜態參數的技術，特別是一種永磁同步電機靜態參數在線辨識的裝置與方法。

背景技術

永磁同步電機伺服系統的核心是對永磁同步電機電磁轉矩的快速、動態控制，而這只有在矢量控制技術出現之后，才真正得以實現。由于矢量控制方式所依據的是準確的被控永磁同步電機的參數，因此，對永磁同步電機參數的測量是實現矢量控制的首要步驟。如對比文件1，2011年2月9日授權公告的中國發明專利CN200710195304.8“三相永磁同步電機基本電氣參數的靜態測量方法”，提供了一種三相永磁同步電機基本電氣參數的靜態測量方法，該方法需在鎖住轉軸的狀態下，以變化輸入電流和輸入電壓向量的方法取得被測電機的電阻值和d，q軸電感值。因此該方法使用起來有其局限性。又如對比文件2，“一種永磁同步電機參數測量方法（電力電子技術，2010年1月，第44卷第1期，46-48頁）”提出了通過電橋測量電機的靜態三相電感和三相電阻參數從而計算得到d，q軸電感和相電阻參數。該方法無需考慮電機永磁轉子的當前位置，無需額外測量電路及進行驅動控制。該方法還通過將電機加速到一定轉速后測量開路電壓及轉子頻率，來計算獲得磁鏈系數。由于電機鐵芯的磁特性的非線性，該方法在電機未施加工作電流的情況下測得的電機參數，并不能反映電機在運行時的真實情況，因此，該方法有其局限性。

并且，永磁同步電機的參數是隨著環境條件和電機的運行、發熱狀況的變化而變化的，因此必須隨時對矢量控制運算中的電機參數進行修正，否則難以達到理想的控制效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種永磁同步電機靜態參數在線辨識的裝置與方法，利用永磁同步電機伺服控制系統中的伺服控制器內原有的部件，在電機運行前或在運行過程中暫停的間隙，采用階梯測試信號和脈沖測試信號的方法來在線辨識永磁同步電機的定子電阻、直軸電感和交軸電感。

為了實現上述目的，本發明的永磁同步電機靜態參數在線辨識的裝置與方法具有如下構成：

一種永磁同步電機靜態參數在線辨識的裝置，包括整流電源與母線電壓測量、逆Park變換單元、空間矢量脈寬調制器（SVPWM）、三相逆變器、電流互感器、Carke變換單元、Park變換單元、角速度與角位置傳感器、位置與速度信號處理單元、三角函數發生器、階梯電壓發生器、脈沖電壓發生器、參數辨識單元、以及待辨識參數的永磁同步電機（PMSM）；階梯電壓發生器的輸出分別連接到逆Park變換單元的輸入端和參數辨識單元的輸入端；脈沖電壓發生器的輸出分別連接到逆Park變換單元的輸入端和參數辨識單元的輸入端；測試電壓指令u_d^*和u_q^*經逆Park變換單元變換成α-β坐標系下的電壓指令u_α^*和u_β^*送往空間矢量脈寬調制器的輸入端，再經空間矢量脈寬調制器變成三相電壓控制指令u_u^*、u_v^*、u_w^*送往三相逆變器的輸入端，再由三相逆變器變換成控制永磁同步電機的三相電流值i_u、i_v、i_w，流入永磁同步電機；通過電流互感器檢測到的永磁同步電機三相繞組中的電流i_u、i_v、i_w被送往坐標變換單元Carke變換單元和Park變換單元，經坐標變換變換后得到d、q軸上的電流i_d、i_q，再送往參數辨識單元進行參數辨識；從角速度與角位置傳感器得到的信號經位置與速度信號處理單元計算后得到的電角位置值θ_e被送入三角函數發生器，計算得到相應的Sinθ_e和Cosθ_e值，再送入逆Park變換單元和Park變換單元；從位置與速度信號處理單元計算得到的電角速度值ω_e被送往參數辨識單元，用來監測電機的轉動狀況；參數辨識單元的控制輸出端分別連接到階梯電壓發生器和脈沖電壓發生器的輸入端,用來控制階梯電壓發生器和脈沖電壓發生器的啟動或停止；整流電源與母線電壓測量為整個系統提供所需的電源，并輸出母線電壓u_m的測量值；其特征在于，在電機運行前或在運行過程中暫停的間隙，參數辨識單元控制階梯電壓發生器發出具有多級臺階的直軸階梯電壓信號或控制脈沖電壓發生器發出具有不同幅度的多組交軸脈沖電壓信號，經變換后輸入永磁同步電機，然后將電機中直軸電流或交軸電流的變化采集到參數辨識單元中，與此同時，這些具有多級臺階的直軸階梯電壓信號和具有不同幅度的多組交軸脈沖電壓信號也被采集到參數辨識單元中，在電機轉軸不發生轉動的前提下，辨識出電機的實時定子繞組電阻、直軸電感和交軸電感的值來。