[發(fā)明專利]考慮交叉耦合效應(yīng)的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈在線辨識方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211105271.4
• 申請日: 2022-09-09
• 公開（公告）號: CN116169916A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王奇維;王高林;劉少博;張國強(qiáng);丁大尉;李斌興;徐殿國
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P25/022
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 23213
• 代理人: 張利明

一種考慮交叉耦合效應(yīng)的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈在線辨識方法，屬于永磁同步電機(jī)永磁磁鏈辨識技術(shù)。本發(fā)明針對現(xiàn)有永磁同步電機(jī)磁鏈辨識方法未考慮電機(jī)交叉耦合影響，造成磁鏈觀測結(jié)果誤差大的問題。包括：在電機(jī)在線穩(wěn)定工況下，向電機(jī)dq軸注入正弦電流信號實現(xiàn)三相直流信號注入；計算電機(jī)定子電阻；通過電流環(huán)向電機(jī)d軸注入兩組直流偏置電壓，建立三個電機(jī)電壓方程，再作差得到兩個消除了磁鏈項的電機(jī)電壓差方程；求解獲得電機(jī)d軸自感Lsubgt;d/subgt;和電機(jī)dq軸互感Lsubgt;dq/subgt;；建立考慮到交叉耦合的dq軸電壓方程，基于電機(jī)定子電阻、電機(jī)d軸自感Lsubgt;d/subgt;和電機(jī)dq軸互感Lsubgt;dq/subgt;計算獲得電機(jī)永磁磁鏈。本發(fā)明用于永磁同步電機(jī)永磁磁鏈的在線辨識。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及考慮交叉耦合效應(yīng)的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈在線辨識方法，屬于永磁同步電機(jī)永磁磁鏈辨識技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著永磁材料的發(fā)展和應(yīng)用，基于稀土永磁材料的電機(jī)受到越來越多的關(guān)注。由于稀土永磁體能夠提供穩(wěn)定且恒定的磁場，不需要通過電流進(jìn)一步勵磁，使得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以更為簡單，且電機(jī)整體能具有更高的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。同時，由于永磁同步電機(jī)良好的動態(tài)性能和控制精度，其已在多個工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)重要位置，如航空航天領(lǐng)域、公共交通領(lǐng)域和高端制造領(lǐng)域等。

永磁同步電機(jī)采用的控制方法通常有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。電機(jī)矢量控制模型需要明確電機(jī)交直軸分量并實現(xiàn)對電機(jī)磁場的準(zhǔn)確調(diào)控，其中永磁磁鏈?zhǔn)请妷悍匠讨械暮诵膮?shù)之一。直接轉(zhuǎn)矩控制也需要電機(jī)磁鏈數(shù)值，以實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的直接調(diào)控。針對上述控制策略，獲取電機(jī)永磁磁鏈數(shù)值對控制過程中的磁場定向位置和輸出轉(zhuǎn)矩最大化等控制效果具有重要價值。

另外，電機(jī)永磁磁鏈同樣可以為電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供依據(jù)。比如由于電機(jī)定子繞組電阻和諧波產(chǎn)生的鐵損等因素，使得電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度升高，導(dǎo)致了永磁體工作點偏移進(jìn)而使得磁鏈減小。同時，對永磁磁鏈的觀測可以實現(xiàn)對潛在永磁體故障的監(jiān)測，如局部退磁和整體退磁等。目前針對磁鏈的觀測方法多基于電機(jī)電壓方程實現(xiàn)，然而傳統(tǒng)電壓方程建模忽略了電機(jī)交叉耦合影響，所以在磁鏈觀測過程中產(chǎn)生了誤差。

綜上所述，提出一種能夠考慮到交叉耦合效應(yīng)的高精度永磁電機(jī)磁鏈辨識方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有永磁同步電機(jī)磁鏈辨識方法未考慮電機(jī)交叉耦合影響，造成磁鏈觀測結(jié)果誤差大的問題，本發(fā)明提供一種考慮交叉耦合效應(yīng)的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈在線辨識方法。

本發(fā)明的一種考慮交叉耦合效應(yīng)的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈在線辨識方法，包括，

步驟一：在電機(jī)在線穩(wěn)定工況下，向電機(jī)dq軸注入正弦電流信號實現(xiàn)三相直流信號注入；根據(jù)正弦電流信號注入前和正弦電流信號注入后的三相電壓信號和三相電流信號，計算電機(jī)定子電阻；

步驟二：通過電流環(huán)向電機(jī)d軸注入兩組直流偏置電壓，通過PI控制器調(diào)整q軸電流使得電機(jī)工作狀態(tài)保持穩(wěn)定；采集直流偏置電壓注入前、第一組直流偏置電壓注入后和第二組直流偏置電壓注入后的dq軸電壓和dq軸電流，建立三個電機(jī)電壓方程；將第二個電機(jī)電壓方程和第一個電機(jī)電壓方程作差，以及將第三個電機(jī)電壓方程和第二個電機(jī)電壓方程作差，獲得兩個消除了磁鏈項的電機(jī)電壓差方程；再采用遞推最小二乘算法對兩個消除了磁鏈項的電機(jī)電壓方程求解，獲得電機(jī)d軸自感L_d和電機(jī)dq軸互感L_dq；

步驟三：建立考慮到交叉耦合的dq軸電壓方程，基于電機(jī)定子電阻、電機(jī)d軸自感L_d和電機(jī)dq軸互感L_dq計算獲得電機(jī)永磁磁鏈。

根據(jù)本發(fā)明的考慮交叉耦合效應(yīng)的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈在線辨識方法，步驟一中，根據(jù)電機(jī)三相電阻、dq軸電阻和電機(jī)定子電阻數(shù)值相等，將電機(jī)三相電阻、dq軸電阻和電機(jī)定子電阻統(tǒng)一表示為R_s；

建立永磁電機(jī)的三相電壓方程：