[發明專利]永磁同步電機全參數辨識方法及永磁同步電機系統

有效

• 申請號: 202110890790.5
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113783488B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 曲榮海;劉子睿;孔武斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/13;H02P21/22;H02P25/024;H02P27/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩;李智

本發明公開了一種永磁同步電機全參數辨識方法及永磁同步電機系統，屬于永磁同步電機的參數辨識領域，包括：在d、q軸指令電壓內分別注入頻率為ω_h(ω_h/ω_e∈[3,5])的高頻電壓u_dh和高頻電壓u_qh；執行如下步驟：對三相電流進行采樣并變換到同步轉速為ω_e的dq軸旋轉坐標系，得到i_d和i_q；對i_d和i_q進行離散傅里葉變換，得到高頻電流的在d、q軸下的幅值I_mdh和I_mqh，以及相位θ_d和θ_q；利用Adaline單層神經網絡，根據I_mdh、I_mqh、θ_d和θ_q，以及u_dh和u_qh的幅值U_mdh和U_mqh，辨識高頻參數；利用Adaline單層神經網絡，根據高頻參數、d軸直流電流i_d0、q軸直流電流i_q0、d軸直流電壓u_d0和q軸直流電壓u_q0，辨識基頻參數。本發明能夠在全工況條件下實現對永磁同步電機運行過程中參數的準確辨識。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機的參數辨識領域，更具體地，涉及一種永磁同步電機全參數辨識方法及永磁同步電機系統。

背景技術

隨著電動汽車和混合動力汽車的迅速普及，電機作為電動汽車動力傳動系統的關鍵部位，自然面對著更多的發展機遇和挑戰，相對于傳統工業用電機，電動汽車電機必須具有較高的扭矩和功率密度才能滿足車內空間的約束，此外還必須有較寬的運行速度范圍來滿足車輛的牽引力需求。在所有電機類型中，永磁同步電機因為具有較強的過載能力和寬范圍弱磁能力成為電動汽車主驅電機的首選。而且在電驅控制上不僅要實現其高效率運行，還要實現在整個運行速度范圍內實現精確的轉速和力矩控制。為了滿足以上的應用要求，必須獲得電機運行狀態下的精確參數。

現有的永磁同步電機參數辨識方法主要有利用永磁同步電機的數學模型的辨識方法和基于高頻注入的電機參數辨識方法。

傳統控制使用的永磁同步電機的數學模型，即電壓方程，其表達式如下：

上述數學模型中，R_s表示基頻電阻，ψ_f表示永磁磁鏈，ψ_d和ψ_q分別表示d軸永磁磁鏈和q軸永磁磁鏈，i_d和i_q分別表示d軸電流和q軸電流，ω_e表示電機運行基波頻率，L_d和L_q分別表示d軸電感和q軸電感。上述數學模型是在理想條件下推導出來的，其前提條件是假設磁鏈不存在飽和，即假設磁鏈ψ與電流i成線性變化。而實際上，電機是一個高耦合強非線性的系統，在忽略齒槽效應等空間諧波的影響下，永磁體磁鏈ψ_d和ψ_q是主要取決于永磁體磁鏈ψ_f和dq軸電流，因此可以認為永磁體磁鏈ψ_f是dq軸電流的函數，如以下方程所示：

則以上電壓方程中的磁鏈和磁鏈的導數項可以表示為：

其中，以及分別表示d軸增量自感、q軸增量自感以及d、q軸增量互感；和分別表示d軸表觀電感和q軸表觀電感。

由此可知，傳統的使用數學模型進行參數辨識的方法，由于忽略了大電流下鐵芯飽和對電機參數的影響，也忽略了同步旋轉坐標系下電機電壓方程的dq軸耦合量，其電機參數辨識的準確度較低。