CN106655941B - 一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法及装置，其中参数估计方法，包括：步骤S1，根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；步骤S2，将步骤S1获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识。本发明把对定子绕组电阻和转子永磁磁链查表的结果作为递归最小二乘法的既定参数，从而可以根据实时工况变化，准确度和稳定度均较高，且能减小算法执行时间，更易于在实际中应用。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法及装置。
背景技术
永磁同步电机由于具有功率密度高、转动惯量低、效率高等优点而被广泛地应用于高性能运动控制的应用场合。近年来电动汽车发展非常迅速，而永磁同步电机由于以上优点而在这一领域得到了广泛的应用。
随着全世界对能源问题的日益重视，电机控制器往高效率、高控制性能和高可靠性的发展成为一种趋势。对于永磁同步电机控制器而言，要想实现高效率、高控制性能，就需要对被控电机的参数有一个全面和准确的了解。由于永磁同步电机的参数会随着运行工况和环境的不同而不同，所以其电机参数的辨识便成了一个难题。
各种电机参数辨识的方法大体上可以分为两类，一类是离线测量，另一类是基于算法进行在线测量。离线测量或通过对电机模型进行有限元分析获取参数，或对电机参数进行离线测量的方法获取参数，或在电机静止时通以电压脉冲并观察其电流响应获取参数，或在电机稳态运行时，采用定子静态坐标系和转子坐标系的转换获取参数。不论采用上述何种方式获取的参数，离线测量都是最终通过把离线获取的参数存储在一张表中，当电机进行常规运行时，通过查表获得该工况下的电机参数。然而，离线测量的参数都有一定的局限性，要么电机参数在特定环境下获取，要么只是对电机参数中的一个子集进行了辨识，或者其辨识的参数对转子位置的误差不敏感。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种准确度和稳定性均较高的内嵌式永磁同步电机的参数估计方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法，包括：
步骤S1，根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；
步骤S2，将步骤S1获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识。
其中，所述步骤S1还包括：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在设定的温度范围内，按设定的温度间隔进行定子绕组电阻测量；
分别将各测量温度对应的定子绕组电阻测量值减去引出线本身的电阻值，得到定子绕组两相之间的电阻值；
将定子绕组两相之间的电阻值除以2，得到各测量温度对应的定子绕组电阻值，并制成定子绕组电阻随温度变化的表格。
其中，所述步骤S1还包括：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱并空载运行；
在设定的转速范围内，按设定的转速间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
在设定的温度范围内，按设定的温度间隔，测量同一温度、不同转速下电机电压的线峰峰值；
根据测量获得的电机电压的线峰峰值计算同一温度、不同转速下的永磁磁链值，并求其平均值，获得该温度对应的永磁磁链；
将不同温度下的永磁磁链制成随温度变化的表格。
其中，所述内嵌式永磁同步电机状态方程中包括定子绕组的直轴电压和交轴电压，以及定子绕组的直轴电流和交轴电流，所述定子绕组的直轴电压和交轴电压的获取方式是：
计算两相静止坐标系下的电压值；
将所述两相静止坐标系下的电压值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电压值，作为所述定子绕组的直轴电压和交轴电压；
所述定子绕组的直轴电流和交轴电流的获取方式是：
把测量的三相电流进行Clarke变换，获得两相静止坐标系下的电流值；
将所述两相静止坐标系下的电流值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电流值，作为所述定子绕组的直轴电流和交轴电流。
其中，所述步骤S2还包括：
计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，并将所述初始静态值作为采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识时的初始值。
其中，所述计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，具体包括：
通过LCR测试仪测量内嵌式永磁同步电机U、V两相的电感最大值与电感最小值、V、W两相的电感最大值与电感最小值以及U、W两相的电感最大值与电感最小值；
分别对电感最大值、电感最小值求平均值；
将电感最小值的平均值除以2，获得直轴电感的初始静态值，将电感最大值的平均值除以2，获得交轴电感的初始静态值。
其中，所述步骤S1中分别根据定子绕组温度、转子温度估算值查询所述表格是按第一周期周期性地进行，所述步骤S2中采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识是按第二周期周期性地进行，所述第一周期大于所述第二周期。
其中，所述递归最小二乘法中遗忘因子的取值范围是(0.95,1)。
本发明还提供一种内嵌式永磁同步电机的参数估计装置，包括：
查表单元，分别用于根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，以及根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；
辨识单元，用于将所述查表单元获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识。
其中，所述查表单元还包括第一获取单元，用于获取定子绕组电阻随温度变化的表格，其获取方式是：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在设定的温度范围内，按设定的温度间隔进行定子绕组电阻测量；
分别将各测量温度对应的定子绕组电阻测量值减去引出线本身的电阻值，得到定子绕组两相之间的电阻值；
将定子绕组两相之间的电阻值除以2，得到各测量温度对应的定子绕组电阻值，并制成定子绕组电阻随温度变化的表格；
所述查表单元还包括第二获取单元，用于获取转子永磁磁链随温度变化的表格，其获取方式是：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱并空载运行；
在设定的转速范围内，按设定的转速间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
在设定的温度范围内，按设定的温度间隔，测量同一温度、不同转速下电机电压的线峰峰值；
根据测量获得的电机电压的线峰峰值计算同一温度、不同转速下的永磁磁链值，并求其平均值，获得该温度对应的永磁磁链；
将不同温度下的永磁磁链制成随温度变化的表格。
其中，所述内嵌式永磁同步电机状态方程中包括定子绕组的直轴电压和交轴电压，以及定子绕组的直轴电流和交轴电流，
所述辨识单元包括电压获取模块和电流获取模块，所述电压获取模块用于获取定子绕组的直轴电压和交轴电压，其获取方式是：
计算两相静止坐标系下的电压值；
将所述两相静止坐标系下的电压值所述通过Park坐标变换获得两相旋转坐标系下的电压值，作为所述定子绕组的直轴电压和交轴电压；
所述电流获取模块用于获取定子绕组的直轴电流和交轴电流，其获取方式是：
把测量的三相电流进行Clarke变换，获得两相静止坐标系下的电流值；
将所述两相静止坐标系下的电流值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电流值，作为所述定子绕组的直轴电流和交轴电流。
其中，所述辨识单元包括初始值模块，所述初始值模块还用于计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，所述初始静态值为采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识时的初始值；
所述计算直轴电感和交轴电感的初始静态值的具体方式是：
通过LCR测试仪测量内嵌式永磁同步电机U、V两相的电感最大值与电感最小值、V、W两相的电感最大值与电感最小值以及U、W两相的电感最大值与电感最小值；
分别对电感最大值、电感最小值求平均值；
将电感最小值的平均值除以2，获得直轴电感的初始静态值，将电感最大值的平均值除以2，获得交轴电感的初始静态值。
其中，所述查表单元分别根据定子绕组温度、转子温度估算值查询所述表格是按第一周期周期性地进行，所述辨识单元采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识是按第二周期周期性地进行，所述第一周期大于所述第二周期。
实施本发明所带来的有益效果是：本发明一方面对定子绕组电阻和转子永磁磁链进行在线估计，采用查表的方法，另一方面对直轴电感和交轴电感进行在线估计，采用递归最小二乘法实现，并把对定子绕组电阻和转子永磁磁链查表的结果作为递归最小二乘法的既定参数，从而可以根据实时工况变化，准确度和稳定度均较高，且能减小算法执行时间，更易于在实际中应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法的原理架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例进行详细说明。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法，包括：
步骤S1，根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；
步骤S2，将步骤S1获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识。
以下对各步骤进行具体说明。
本发明所针对的是内嵌式永磁同步电机，其直轴(d轴)电感和交轴(q轴)电感不相等，在进行电机参数辨识时，相比表面式永磁同步电机需要多辨识一个电感参数，从而大大增加了辨识难度。
内嵌式永磁同步电机的电机参数包含定子绕组电阻、永磁磁链、d轴电感和q轴电感。这些电机参数并不是恒定不变的，而是随着内嵌式永磁同步电机内部的定子绕组温度、转子永磁体温度、电机负载大小和电机转子磁饱和程度的变化而变化。这些影响因素对电机参数的作用也各有不同：对于定子电阻和永磁磁链，主要分别受定子绕组温度和转子永磁体温度的影响；对于d轴电感和q轴电感，主要受电机负载大小和电机转子磁饱和程度的影响。由于温度的提高是由于热量的积累所致，其变化是缓慢渐进的；而电机负载的大小体现为负载电流的变化，电机转子饱和程度也因负载电流过大引起，因此，其变化速率可以非常高。因此，根据现实中可能的变化速率快慢程度，本发明将四个电机参数分为两组，第一组即是定子绕组电阻和永磁磁链，实际辨识时，实时性要求不高，所以以较低的辨识频率进行辨识即可；第二组是d轴电感和q轴电感，实际辨识时，需要有很高的实时性，所以需要较高的辨识频率才能保证辨识结果的正确性。
步骤S1包括对定子绕组电阻和永磁磁链的离线测量。由于定子电阻和永磁磁链的离线测量比较简单，所以采用离线测量获取数据，提炼数据分别制成这两个电机参数随温度变化的表格。实际应用时，通过查表，即可得出相对应的参数值。
(一)对定子绕组电阻离线测量
将被测内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在温箱-40℃至150℃温度范围内，每10℃为间隔进行一次定子绕组电阻测量，将测得的数据最后制成一张定子绕组电阻随温度变化的表格。
由于电机置于温箱中，所以实际是从三相引出线进行测量。测试结果需减去引出线本身的电阻值才是两相之间的电阻。而后定子相电阻＝两相之间的电阻/2。
测试时采用微电阻计进行测试，可以测到0.01mΩ的精度，满足需求。
由此，步骤S1还包括：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在设定的温度范围内，按设定的温度间隔进行定子绕组电阻测量；
分别将各测量温度对应的定子绕组电阻测量值减去引出线本身的电阻值，得到定子绕组两相之间的电阻值；
将定子绕组两相之间的电阻值除以2，得到各测量温度对应的定子绕组电阻值，并制成定子绕组电阻随温度变化的表格。
(二)对永磁磁链的离线测量
将被测内嵌式永磁同步电机空载，且置于温箱。使用测功机带动被测内嵌式永磁同步电机空载运行在以下转速和温度点：将温箱设置在-40℃至150℃温度范围内，每10℃为间隔；将转速设置在1000rpm(转/分钟)至12000rpm(转/分钟)范围内，每1000rpm为间隔进行。
(1)将温箱温度设置在20℃下时，在1000rpm-12000rpm转速下，每间隔1000rpm，采用示波器测得各转速下电机电压的线峰峰值。
(2)将温箱温度设为在-40℃至150℃温度范围内以10℃为间隔变化，重复步骤(1)，即测量同一温度、不同转速下电机电压的线峰峰值。
(3)根据示波器测得的电压线峰峰值，按以下公式计算：
其中，n是电机转速(rpm)；p是电机极对数；Vlp-p是电机的线峰峰值，通过示波器测得；ψm即是永磁磁链。
(4)将同一温度，不同转速下的永磁磁链值进行求平均值，该平均值即是该温度所对应的永磁磁链。
(5)将不同温度下的永磁磁链制成一张随温度变化的表格。
(6)由于一般情况下，温度传感器安装在定子上，而不是转子上，而定子温度和转子温度有一定的差异。所以，需要根据定子温度、电压、电流等信号对转子温度进行估算。
(7)将数据制成表格后，在实际应用中，永磁磁链根据转子温度估算值查表而得。
由此，步骤S1还包括：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱并空载运行；
在设定的转速范围内，按设定的转速间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
在设定的温度范围内，按设定的温度间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
根据测量获得的电机电压的线峰峰值计算同一温度、不同转速下的永磁磁链值，并求其平均值，获得该温度对应的永磁磁链；
将不同温度下的永磁磁链制成随温度变化的表格。
获得定子绕组电阻、转子永磁磁链随温度变化的表格后，即可分别根据定子绕组温度、转子温度估算值查询这两个表格，得到该温度对应的定子绕组电阻和该转子温度估算值对应的转子永磁磁链。
需要说明的是，步骤S1的查表是周期性地进行，本实施例设为第一周期，具体为10毫秒，即每10毫秒执行一次查表。
内嵌式永磁同步电机处于静态不运行时，其电感可以通过LCR测试仪测得。但由于d轴电感和q轴电感主要受电机负载大小和电机转子磁饱和程度的影响，而当电机带载运行时，不能再使用LCR测试仪进行测量，而是需要采用辨识算法对其进行辨识。因此，对内嵌式永磁同步电机d轴电感和q轴电感的辨识可以分为两步：第一步，即用LCR测试仪测量并计算初始静态值；第二步，即是采用RLS算法进行辨识。
计算d轴电感和q轴电感的初始静态值的作用在于：在采用递归最小二乘法进行电感值估算时，需要设置初始值，而初始静态电感值则是估算电感时的初始值。
使用LCR测试仪测量和计算内嵌式永磁同步电机的d轴电感和q轴电感的初始静态值的步骤如下：
(1)将内嵌式永磁同步电机置于地上，把LCR测试仪连到电机端盖盒的U、V两相上；
(2)使用扭力扳手缓缓转动电机轴；
(3)读取LCR测试仪测得的电感最大值Lmax(uv)与电感最小值Lmin(uv)；
(4)把LCR测试仪连到V、W相上或者U、W相上，重复步骤(2)和(3)，分别读取出Lmax(vw)、Lmin(vw)和Lmax(uw)、Lmin(uw)；
(5)将Lmax和Lmin分别取平均，即：
Lmax＝(Lmax(uv)+Lmax(vw)+Lmax(uw))/3；
Lmin＝(Lmin(uv)+Lmin(vw)+Lmin(uw))/3；
(6)计算Lmax和Lmin
根据d轴电感和q轴电感的原理，可知d轴电感初始静态值Ld0＝Lmin/2，q轴电感初始静态值Lq0＝Lmax/2。
内嵌式永磁同步电机的参数辨识的包含两点：
(一)构建一个满秩的辨识模型
由系统辨识理论可知，当辨识算法时基于欠秩的模型时，仅依靠一组输入/输出状态数据，无法保证辨识结果正确收敛于实际值。内嵌式永磁同步电机的参数有4个(定子电阻、永磁磁链、d轴电感和q轴电感)，而如下所示的永磁同步电机稳态方程的秩为2。
Vd＝Rs·id-ωe·Lq·iq
Vq＝Rs·iq+ωe·Ld·id+ωe·ψm
现应用在永磁同步电机参数辨识技术里的系统辨识算法尽管多样，如递归最小二乘法(RLS)，模型参考自适应系统(MRAS)，扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和神经网络(NN)技术等，但这都只是实现方式，不是核心所在。只有设计一个满秩的辨识模型，才能保证辨识算法收敛于参数的实际值。
(二)电压源逆变器VSI输出电压的实际有效值计算
由于VSI输出的电压为高频开关量，实际应用中很难直接测出其有效值。在使用电压值时，需将VSI控制存在的死区时间、管压降、开关管时间等非线性因素考虑在内。VSI输出电压实际有效值的计算直接影响辨识结果的精度。低速时，VSI控制的非线性会对定子绕组电阻、转子永磁磁链、直轴电感、交轴电感的辨识都产生明显影响。高速时，VSI控制的非线性仍对定子绕组电阻的辨识产生明显影响，而对其他三参数的影响减弱。
下面结合图2所示，分别详细说明如何实现以上两点内容。
关于构建一个满秩的辨识模型：
内嵌式永磁同步电机的参数有4个(定子电阻、永磁磁链、d轴电感和q轴电感)，根据电机参数主要影响因子动态变化的快慢，将四个待辨识参数分为两类：
第一类：电机直轴电感、电机交轴电感；
第二类：定子绕组电阻、转子永磁磁链；
电机直轴电感和交轴电感主要受电机电气负载的影响较大，定子绕组电阻和转子永磁磁链主要受温度的影响较大，温度的动态变化比较慢，而电气负载动态变化快。
因此，本发明采用两步法对电机参数进行辨识：
首先，如步骤S1所述，根据定子绕组温度和转子温度估算值对定子绕组电阻、转子永磁磁链进行查表，获得对应的定子绕组电阻和转子永磁磁链。
然后，将电机状态方程中的定子绕组电阻和转子永磁磁链设为查表所得的结果，利用电机状态方程，采用RLS算法对电机直轴电感、电机交轴电感进行辨识。此辨识算法的执行周期设置为控制器的采样周期或者开关周期，本实施例设为第二周期，具体为100微秒，即每100微秒执行一次辨识。
采用这种双速电机参数辨识方法后，有如下优点：
(1)计算量较小：相对快速的RLS辨识和相对慢速的查表辨识都分别只对两个参数，运算量相对较小；
(2)软件架构更合理：定子绕组电阻和转子永磁磁链的辨识放在慢速查表辨识中，基本不影响高频任务的顺利执行；
(3)方便采用不同方法进行参数辨识：如果因为缺秩，不能构建满秩方程组，导致参数不能同时全部收敛至正确值，方便暂时只选择快速RLS对电机直轴电感和交轴电感辨识。
电机定子绕组电阻和转子永磁磁链通过温度信号在线查表解决，而此表由随温度变化的测量值制成。由于在实际情况下，温度的变化缓慢，从而电机定子绕组电阻和转子永磁磁链变化缓慢，而且其执行查表的第一周期为10毫秒，远远大于执行快速RLS的第二周期100微秒。电机定子电阻和转子永磁磁链随实际温度的变化性，保证了采用快速RLS对电机直轴电感和交轴电感辨识时会更符合真实值；而电机定子电阻和转子永磁磁链随实际温度变化时的慢速性，保证了采用快速RLS对电机直轴电感和交轴电感辨识时，由于电机状态方程短时间内只有两个电机参数变量，构成一个满秩方程，从而能输出稳定的辨识结果。
下面详细介绍RLS算法在辨识电机直轴电感和交轴电感时的应用。
RLS算法的基本原理如以下公式所述：
θest(k)＝θest(k-1)+K(k)·ε(k)
其中，θest为待辨识参数估计值矢量，K为增益矩阵，P为协方差矩阵，Id为单位矩阵，y为系统输出，为由系统输入输出数据构成的信息向量。遗忘因子λ一般取在范围(0.95,1)之间，即0.95<λ<1。
将以上公式应用于下面的电机状态方程：
Vd＝Rs·id-ωe·Lq·iq
Vq＝Rs·iq+ωe·Ld·id+ωe·ψm
其中，Vd是定子绕组的d轴电压，Vq是定子绕组的q轴电压，Rs是定子绕组电阻，Ld是定子绕组的d轴电感，Lq是定子绕组的q轴电感，id是定子绕组的d轴电流，iq是定子绕组的q轴电流，ωe是电气角速度，ψm是永磁磁链。
可得：
其中的即为辨识出来的电机直轴电感和电机交轴电感。
关于电压源逆变器VSI输出电压的实际有效值计算：
由于VSI输出的电压为高频开关量，实际应用中很难直接测出其有效值。在使用电压值时，需将VSI控制存在的死区时间、管压降、开关管时间等非线性因素考虑在内。因此，电压实际有效值根据以下因素计算得来：
控制算法输出的绝缘栅双极型晶体管IGBT三相上管占空比命令、电机三相电流、直流母线电压、IGBT开关的死区时间、IGBT开通延迟时间、IGBT关断延迟时间、IGBT的CE极导通电压、IGBT的CE极间的导通电阻、二极管的CE极导通电压、二极管的CE极间的导通电阻、最小占空比设置、最大占空比设置。
通过对以上变量或者参数进行运算，即可计算出两相静止坐标系下的电压值Valpha和Vbeta，再通过Park坐标变换即可得到两相旋转坐标系下的电压值Vd和Vq。此外，通过把直接测量的三相电流Iabc进行Clarke变换，可获得两相静止坐标系下的电流值Ialpha和Ibeta，再通过Park坐标变换即可获得两相旋转坐标系下的电流值id和iq。
将上述获得的电压值Vd和Vq、电流值id和iq连同步骤S2获得的定子绕组电阻、转子永磁磁链代入电机状态方程，采用RLS算法对电机d轴电感和q轴电感进行辨识。电机d轴电感和q轴电感辨识出来以后，进行滤波，可得到更准确的电感值。
相应于本发明实施一的内嵌式永磁同步电机的参数估计方法，本发明实施例二提供一种内嵌式永磁同步电机的参数估计装置，包括：
查表单元，分别用于根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，以及根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；
辨识单元，用于将所述查表单元获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识。
其中，所述查表单元还包括第一获取单元，用于获取定子绕组电阻随温度变化的表格，其获取方式是：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在设定的温度范围内，按设定的温度间隔进行定子绕组电阻测量；
分别将各测量温度对应的定子绕组电阻测量值减去引出线本身的电阻值，得到定子绕组两相之间的电阻值；
将定子绕组两相之间的电阻值除以2，得到各测量温度对应的定子绕组电阻值，并制成定子绕组电阻随温度变化的表格；
所述查表单元还包括第二获取单元，用于获取转子永磁磁链随温度变化的表格，其获取方式是：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱并空载运行；
在设定的转速范围内，按设定的转速间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
在设定的温度范围内，按设定的温度间隔，测量同一温度、不同转速下电机电压的线峰峰值；
根据测量获得的电机电压的线峰峰值计算同一温度、不同转速下的永磁磁链值，并求其平均值，获得该温度对应的永磁磁链；
将不同温度下的永磁磁链制成随温度变化的表格。
其中，所述内嵌式永磁同步电机状态方程中包括定子绕组的直轴电压和交轴电压，以及定子绕组的直轴电流和交轴电流，
所述辨识单元包括电压获取模块和电流获取模块，所述电压获取模块用于获取定子绕组的直轴电压和交轴电压，其获取方式是：
计算两相静止坐标系下的电压值；
将所述两相静止坐标系下的电压值所述通过Park坐标变换获得两相旋转坐标系下的电压值，作为所述定子绕组的直轴电压和交轴电压；
所述电流获取模块用于获取定子绕组的直轴电流和交轴电流，其获取方式是：
把测量的三相电流进行Clarke变换，获得两相静止坐标系下的电流值；
将所述两相静止坐标系下的电流值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电流值，作为所述定子绕组的直轴电流和交轴电流。
其中，所述辨识单元包括初始值模块，所述初始值模块还用于计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，所述初始静态值为采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识时的初始值；
所述计算直轴电感和交轴电感的初始静态值的具体方式是：
通过LCR测试仪测量内嵌式永磁同步电机U、V两相的电感最大值与电感最小值、V、W两相的电感最大值与电感最小值以及U、W两相的电感最大值与电感最小值；
分别对电感最大值、电感最小值求平均值；
将电感最小值的平均值除以2，获得直轴电感的初始静态值，将电感最大值的平均值除以2，获得交轴电感的初始静态值。
其中，所述查表单元分别根据定子绕组温度、转子温度估算值查询所述表格是按第一周期周期性地进行，所述辨识单元采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识是按第二周期周期性地进行，所述第一周期大于所述第二周期。
综上所述，本发明的有益效果是：本发明一方面对定子绕组电阻和转子永磁磁链进行在线估计，采用查表的方法，另一方面对直轴电感和交轴电感进行在线估计，采用递归最小二乘法实现，并把对定子绕组电阻和转子永磁磁链查表的结果作为递归最小二乘法的既定参数，从而可以根据实时工况变化，准确度和稳定度均较高，且能减小算法执行时间，更易于在实际中应用。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种内嵌式永磁同步电机的参数估计方法，包括：
步骤S1，根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；
步骤S2，将步骤S1获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识；
其中，所述步骤S1中分别根据定子绕组温度、转子温度估算值查询所述表格是按第一周期周期性地进行，所述步骤S2中采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识是按第二周期周期性地进行，所述第一周期大于所述第二周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在设定的温度范围内，按设定的温度间隔进行定子绕组电阻测量；
分别将各测量温度对应的定子绕组电阻测量值减去引出线本身的电阻值，得到定子绕组两相之间的电阻值；
将定子绕组两相之间的电阻值除以2，得到各测量温度对应的定子绕组电阻值，并制成定子绕组电阻随温度变化的表格。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱并空载运行；
在设定的转速范围内，按设定的转速间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
在设定的温度范围内，按设定的温度间隔，测量同一温度、不同转速下电机电压的线峰峰值；
根据测量获得的电机电压的线峰峰值计算同一温度、不同转速下的永磁磁链值，并求其平均值，获得该温度对应的永磁磁链；
将不同温度下的永磁磁链制成随温度变化的表格。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述内嵌式永磁同步电机状态方程中包括定子绕组的直轴电压和交轴电压，以及定子绕组的直轴电流和交轴电流，所述定子绕组的直轴电压和交轴电压的获取方式是：
计算两相静止坐标系下的电压值；
将所述两相静止坐标系下的电压值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电压值，作为所述定子绕组的直轴电压和交轴电压；
所述定子绕组的直轴电流和交轴电流的获取方式是：
把测量的三相电流进行Clarke变换，获得两相静止坐标系下的电流值；
将所述两相静止坐标系下的电流值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电流值，作为所述定子绕组的直轴电流和交轴电流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，并将所述初始静态值作为采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识时的初始值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，具体包括：
通过LCR测试仪测量内嵌式永磁同步电机U、V两相的电感最大值与电感最小值、V、W两相的电感最大值与电感最小值以及U、W两相的电感最大值与电感最小值；
分别对电感最大值、电感最小值求平均值；
将电感最小值的平均值除以2，获得直轴电感的初始静态值，将电感最大值的平均值除以2，获得交轴电感的初始静态值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述递归最小二乘法中遗忘因子的取值范围是(0.95,1)。
8.一种内嵌式永磁同步电机的参数估计装置，其特征在于，包括：
查表单元，分别用于根据定子绕组温度查询定子绕组电阻随温度变化的表格，获得对应的定子绕组电阻，以及根据转子温度估算值查询转子永磁磁链随温度变化的表格，获得对应的转子永磁磁链；
辨识单元，用于将所述查表单元获得的定子绕组电阻和转子永磁磁链作为内嵌式永磁同步电机状态方程的参数，采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识；
所述查表单元分别根据定子绕组温度、转子温度估算值查询所述表格是按第一周期周期性地进行，所述辨识单元采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识是按第二周期周期性地进行，所述第一周期大于所述第二周期。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述查表单元还包括第一获取单元，用于获取定子绕组电阻随温度变化的表格，其获取方式是：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱，将其三相线引出，在设定的温度范围内，按设定的温度间隔进行定子绕组电阻测量；
分别将各测量温度对应的定子绕组电阻测量值减去引出线本身的电阻值，得到定子绕组两相之间的电阻值；
将定子绕组两相之间的电阻值除以2，得到各测量温度对应的定子绕组电阻值，并制成定子绕组电阻随温度变化的表格；
所述查表单元还包括第二获取单元，用于获取转子永磁磁链随温度变化的表格，其获取方式是：
将内嵌式永磁同步电机置于温箱并空载运行；
在设定的转速范围内，按设定的转速间隔，测量各转速下电机电压的线峰峰值；
在设定的温度范围内，按设定的温度间隔，测量同一温度、不同转速下电机电压的线峰峰值；
根据测量获得的电机电压的线峰峰值计算同一温度、不同转速下的永磁磁链值，并求其平均值，获得该温度对应的永磁磁链；
将不同温度下的永磁磁链制成随温度变化的表格。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述内嵌式永磁同步电机状态方程中包括定子绕组的直轴电压和交轴电压，以及定子绕组的直轴电流和交轴电流，
所述辨识单元包括电压获取模块和电流获取模块，所述电压获取模块用于获取定子绕组的直轴电压和交轴电压，其获取方式是：
计算两相静止坐标系下的电压值；
将所述两相静止坐标系下的电压值通过Park坐标变换获得两相旋转坐标系下的电压值，作为所述定子绕组的直轴电压和交轴电压；
所述电流获取模块用于获取定子绕组的直轴电流和交轴电流，其获取方式是：
把测量的三相电流进行Clarke变换，获得两相静止坐标系下的电流值；
将所述两相静止坐标系下的电流值通过Park坐标变换，获得两相旋转坐标系下的电流值，作为所述定子绕组的直轴电流和交轴电流。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述辨识单元包括初始值模块，所述初始值模块还用于计算直轴电感和交轴电感的初始静态值，所述初始静态值为采用递归最小二乘法对直轴电感和交轴电感进行辨识时的初始值；
所述计算直轴电感和交轴电感的初始静态值的具体方式是：
通过LCR测试仪测量内嵌式永磁同步电机U、V两相的电感最大值与电感最小值、V、W两相的电感最大值与电感最小值以及U、W两相的电感最大值与电感最小值；
分别对电感最大值、电感最小值求平均值；
将电感最小值的平均值除以2，获得直轴电感的初始静态值，将电感最大值的平均值除以2，获得交轴电感的初始静态值。
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