CN108347210A - 一种永磁同步电机参数识别方法、装置以及控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种永磁同步电机参数识别方法、装置以及控制器，其中，该永磁同步电机参数识别方法包括：获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。本发明能够根据需求获得所需各个工况下的永磁同步电机参数，并且其实现简单，测试结果准确。
Description
技术领域
本发明涉及电器技术领域，特别是指一种永磁同步电机参数识别方法、装置以及控制器。
背景技术
电动汽车电机驱动系统不仅影响着电动汽车的动力性、经济性，而且还影响着整车的乘坐舒适性，电动汽车驱动电机控制的好坏直接影响汽车的用户体验。为了从动力系统的角度改善整车的乘坐舒适性，必须实现电驱动系统的精准控制，而永磁同步电机的控制依赖于电机的参数。
而由于分工的不同，一辆电动汽车电驱动系统中的驱动电机和电机控制器可能由不同的厂商提供，驱动电机厂商不可能公开电机详细的设计参数给控制器厂商，因此，需要在应用于汽车之前获得与控制相关的电机参数。现有技术中虽然已经存在一些永磁同步电机参数的识别方法，但是，这些方法的实现条件较为苛刻，实现过程困难，容易造成测试结果产生较大误差，并且不能较为全面地获得不同工况下的电机参数，因而导致控制器难以实现对电机的良好控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种永磁同步电机参数识别方法、装置以及控制器，以解决现有技术实现条件较为苛刻，实现过程困难，容易造成测试结果产生较大误差，并且不能较为全面地获得不同工况下的电机参数的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种永磁同步电机参数识别方法，包括：
获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；
根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；
根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
其中，所述第一参数包括：直轴电流、交轴电流、电角度、定子绕组阻值以及三相电压。
其中，所述获取被测电机工作于预设电流时的第一参数的步骤，包括：
根据公式：
计算所述被测电机工作于预设电流时的三相电压；
其中，Vu、Vv、Vw为三相电压，Du、Dv、Dw为三相占空比，Vdc为直流母线电压，Td为预设的死区时间，Ton为绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通时间，Toff为IGBT的关断时间，Ts为脉冲宽度调制PWM周期，sign为取符号函数。
其中，所述根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数的步骤，包括：
根据所述电角度，对所述三相电压进行坐标变换，确定直轴电压和交轴电压。
其中，所述根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，包括：
根据公式：
计算所述交轴电感；
其中，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，所述根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，包括：
在直轴电流为0时，根据公式：
计算所述转子永磁磁链；
其中，为转子永磁磁链，uq为交轴电压，Rs为定子绕组阻值，iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，所述根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，还包括：
根据公式：
计算所述直轴电感；其中，Ld为直轴电感。
第二方面，本发明实施例提供一种永磁同步电机参数识别装置，包括：
获取模块，获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；
确定模块，用于根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；
计算模块，用于根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
其中，所述第一参数包括：直轴电流、交轴电流、电角度、定子绕组阻值以及三相电压。
其中，所述获取模块包括：
第一计算单元，用于根据公式：
计算所述被测电机工作于预设电流时的三相电压；
其中，Vu、Vv、Vw为三相电压，Du、Dv、Dw为三相占空比，Vdc为直流母线电压，Td为预设的死区时间，Ton为绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通时间，Toff为IGBT的关断时间，Ts为脉冲宽度调制PWM周期，sign为取符号函数。
其中，所述确定模块包括：
确定单元，用于根据所述电角度，对所述三相电压进行坐标变换，确定直轴电压和交轴电压。
其中，所述计算模块包括：
第二计算单元，用于根据公式：
计算所述交轴电感；
其中，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，所述计算模块包括：
第三计算单元，用于在直轴电流为0时，根据公式：
计算所述转子永磁磁链；
其中，为转子永磁磁链，uq为交轴电压，Rs为定子绕组阻值，iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，所述计算模块还包括：
第四计算单元，用于根据公式：
计算所述直轴电感；其中，Ld为直轴电感。
第三方面，本发明实施例提供一种控制器，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的永磁同步电机参数识别方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的永磁同步电机参数识别方法的步骤。
本发明实施例中，通过获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感，从而能够根据需求获得所需各个工况下的永磁同步电机参数，并且其实现简单，测试结果准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明实施例提供的永磁同步电机参数识别方法的流程示意图；
图2表示本发明实施例提供的永磁同步电机参数识别装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
请参见图1，其示出的是本发明实施例提供的永磁同步电机参数识别方法的流程示意图。本发明实施例提供一种永磁同步电机参数识别方法，应用于被测电机控制器，可以包括以下步骤：
步骤101，获取被测电机工作于预设电流时的第一参数。
本步骤中，在上位机控制对拖电机工作于转速模式，拖动被测电机工作于恒定转速后，接收上位机发送的预设电流指令，使被测电机工作于预设电流，然后获取被测电机工作于该预设电流时的第一参数。其中，本发明实施例中，所述第一参数可以包括：直轴电流、交轴电流、电角度、定子绕组阻值以及三相电压。另外，为便于后续步骤获得更准确且更简单地获得所需参数，具体的，步骤101中，获取被测电机工作于预设电流、且电流稳定时的第一参数。
步骤102，根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数。
本步骤中，该第二参数可以包括被测电机的直轴电压和交轴电压。本发明实施例中，考虑到直接通过PI控制器获取的第二参数由于补偿及死区的影响容易造成较大误差，因此，利用第一参数确定第二参数，从而能够确保测试结果的准确性。
步骤103，根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
本步骤中，基于该第一参数和第二参数，能够分别计算得到交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感，能够根据需求获得所需各个工况下的永磁同步电机参数。
本发明实施例中，通过使被测电机工作于所需的预设电流，即能够获得所需工况下的永磁同步电机参数，进而能够获得被测电机工作于全电流范围内的各个工况下的永磁同步电机参数，并且其实现简单，测试结果准确。
其中，本发明实施例中，可以通过采样获得直轴电流、交轴电流、电角度以及定子绕组阻值等参数；其中，可以通过将被测电机静置于恒温箱内，以测量获得不同温度下的定子绕组阻值。
本发明实施例中，为确保后续步骤确定的第二参数的准确性，采用三相占空比反算的方式获得所需的三相电压，具体的，步骤101，获取被测电机工作于预设电流时的第一参数的步骤，可以包括：
根据公式：
计算所述被测电机工作于预设电流时的三相电压；
其中，Vu、Vv、Vw为三相电压，Du、Dv、Dw为三相占空比，Vdc为直流母线电压，Td为预设的死区时间，Ton为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的开通时间，Toff为IGBT的关断时间，Ts为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)周期，sign为取符号函数。
其中，本发明实施例中，为获得准确的第二参数，可以根据三相电压获得第二参数。具体的，步骤102，根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数的步骤，可以包括：根据所述电角度，对所述三相电压进行坐标变换，确定直轴电压和交轴电压。这里，坐标变换可以包括克拉克变换和帕克变换。
本发明实施例中，电机电压方程如下：
其中，Ld为直轴电感，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，uq为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度，为转子永磁磁链。
当被测电机处于稳态，即被测电机的电流稳定时，可获得稳态时的电机电压方程：
因此，本发明实施例中，具体可以通过公式(3)推导计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
具体的，本发明实施例中，步骤103，根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，可以包括：
根据公式：
计算所述交轴电感；
其中，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，本发明实施例中，由于转子永磁磁链几乎只受交轴电流的影响，受直轴电流的影响非常小，因此，为便于计算获得转子永磁磁链，可以通过上位机给定直轴电流为0，即id＝0。具体的，步骤103，根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，可以包括：
在直轴电流为0时，根据公式：
计算所述转子永磁磁链；
其中，为转子永磁磁链，uq为交轴电压，Rs为定子绕组阻值，iq为交轴电流，ωe为电角度。
进一步的，本发明实施例中，可以利用计算获得的转子永磁磁链以获得直轴电感。具体的，步骤103，根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，还可以包括：
根据公式：
计算所述直轴电感；其中，Ld为直轴电感。
本发明实施例提供的永磁同步电机参数识别方法，通过获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感，从而能够根据需求获得所需各个工况下的永磁同步电机参数，并且其实现简单，测试结果准确。
基于上述方法，本发明实施例提供一种用以实现上述方法的装置。
请参见图2，其示出的是本发明实施例提供的永磁同步电机参数识别装置的结构示意图，本发明实施例提供一种永磁同步电机参数识别装置200，可以包括：获取模块210、确定模块220以及计算模块230。
获取模块210，获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；
确定模块220，用于根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；
计算模块230，用于根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
其中，所述第一参数可以包括：直轴电流、交轴电流、电角度、定子绕组阻值以及三相电压。
其中，本发明实施例中，所述获取模块210可以包括：第一计算单元。
第一计算单元，用于根据公式：
计算所述被测电机工作于预设电流时的三相电压；
其中，Vu、Vv、Vw为三相电压，Du、Dv、Dw为三相占空比，Vdc为直流母线电压，Td为预设的死区时间，Ton为绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通时间，Toff为IGBT的关断时间，Ts为脉冲宽度调制PWM周期，sign为取符号函数。
其中，本发明实施例中，所述确定模块220可以包括：确定单元。
确定单元，用于根据所述电角度，对所述三相电压进行坐标变换，确定直轴电压和交轴电压。其中，坐标变换可以包括克拉克变换和帕克变换。
其中，本发明实施例中，所述计算模块230可以包括：第二计算单元。
第二计算单元，用于根据公式：
计算所述交轴电感；
其中，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，本发明实施例中，所述计算模块230可以包括：第三计算单元。
第三计算单元，用于在直轴电流为0时，根据公式：
计算所述转子永磁磁链；
其中，为转子永磁磁链，uq为交轴电压，Rs为定子绕组阻值，iq为交轴电流，ωe为电角度。
其中，本发明实施例中，所述计算模块230还可以包括：第四计算单元。
第四计算单元，用于根据公式：
计算所述直轴电感；其中，Ld为直轴电感。
本发明实施例提供的永磁同步电机参数识别装置，通过获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感，从而能够根据需求获得所需各个工况下的永磁同步电机参数，并且其实现简单，测试结果准确。
另外，本发明实施例还提供一种控制器，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的永磁同步电机参数识别方法的实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的永磁同步电机参数识别方法的实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。
需要说明的是，在发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，包括：
获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；
根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；
根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参数包括：直轴电流、交轴电流、电角度、定子绕组阻值以及三相电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取被测电机工作于预设电流时的第一参数的步骤，包括：
根据公式：
计算所述被测电机工作于预设电流时的三相电压；
其中，Vu、Vv、Vw为三相电压，Du、Dv、Dw为三相占空比，Vdc为直流母线电压，Td为预设的死区时间，Ton为绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通时间，Toff为IGBT的关断时间，Ts为脉冲宽度调制PWM周期，sign为取符号函数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数的步骤，包括：
根据所述电角度，对所述三相电压进行坐标变换，确定直轴电压和交轴电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，包括：
根据公式：
计算所述交轴电感；
其中，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，包括：
在直轴电流为0时，根据公式：
计算所述转子永磁磁链；
其中，为转子永磁磁链，uq为交轴电压，Rs为定子绕组阻值，iq为交轴电流，ωe为电角度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感的步骤，还包括：
根据公式：
计算所述直轴电感；其中，Ld为直轴电感。
8.一种永磁同步电机参数识别装置，其特征在于，包括：
获取模块，获取被测电机工作于预设电流时的第一参数；
确定模块，用于根据所述第一参数，确定所述被测电机的第二参数；
计算模块，用于根据所述第一参数和所述第二参数，计算交轴电感、转子永磁磁链以及直轴电感。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一参数包括：直轴电流、交轴电流、电角度、定子绕组阻值以及三相电压。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第一计算单元，用于根据公式：
计算所述被测电机工作于预设电流时的三相电压；
其中，Vu、Vv、Vw为三相电压，Du、Dv、Dw为三相占空比，Vdc为直流母线电压，Td为预设的死区时间，Ton为绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通时间，Toff为IGBT的关断时间，Ts为脉冲宽度调制PWM周期，sign为取符号函数。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：
确定单元，用于根据所述电角度，对所述三相电压进行坐标变换，确定直轴电压和交轴电压。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
第二计算单元，用于根据公式：
计算所述交轴电感；
其中，Lq为交轴电感，Rs为定子绕组阻值，ud为交轴电压，id为直轴电流、iq为交轴电流，ωe为电角度。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
第三计算单元，用于在直轴电流为0时，根据公式：
计算所述转子永磁磁链；
其中，为转子永磁磁链，uq为交轴电压，Rs为定子绕组阻值，iq为交轴电流，ωe为电角度。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述计算模块还包括：
第四计算单元，用于根据公式：
计算所述直轴电感；其中，Ld为直轴电感。
15.一种控制器，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的永磁同步电机参数识别方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的永磁同步电机参数识别方法的步骤。
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