CN112054730A - 永磁同步电机在线参数辨识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出永磁同步电机在线参数辨识方法，所述方法包括包括高频电压注入环节，信号提取FFT环节，延时补偿环节和参数辨识环节；所述方法可以实现电机负载及温度等工作条件发生变化时，在不改变电机实际运行工况且不影响电机动态性能的情况下，实时地且解耦地辨识出永磁同步电机电阻、d、q轴电感和磁链等参数。同时参数辨识数据经过特殊数据处理算法可直接用于后续电机运行中，无需再次重复参数辨识过程。

Description

永磁同步电机在线参数辨识方法
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机在线参数辨识方法。
背景技术
永磁同步电机具有高功率密度、高转矩密度以及低成本等特点，其在工业和家电领域有着越来越多的应用。相较其他类型的电机，永磁同步电机具有容易控制、输出转矩平稳等独特优势，在众多新兴产业如风电和精密控制等领域也得到了广泛应用。随着目前工业自动化的发展，永磁同步电机的应用需求日益提升。按照永磁同步电机转子永磁体结构的不同，可以分为表贴式和内置式两种。
针对不同结构的永磁同步电机有着不同的控制方法，各控制方法均基于电机电压方程实现。所以电压方程中的电机参数在电机控制过程中尤为重要。其次电机参数同样可作用于电机的电流环整定环节，影响了电机控制的响应速度。同时参数辨识在检测电机工作状态及辨识电机故障状态等方面也扮演重要的角色。如无法获取电机的准确参数信息，会极大影响电机的实际控制效果和运行性能。故为适应各行业不同的应用需求，通过控制器对不同结构永磁同步电机进行参数获取是研究重点之一。根据电机参数自学习方法适用工况可将参数自学习分为两类，一类是离线参数辨识，一类是在线参数辨识。在线参数辨识由于可以更加准确地追踪电机的实时状态，包括电感随电流变化产生的饱和状态和电阻的温度效应等，而具有更大的应用价值。现有的在线参数辨识方法多基于电机电压方程并结合如线性回归，人工智能等算法实现。
由于d、q轴电压方程的固有特性，其在辨识电机电阻R，dq轴电感Ld,q及永磁磁链ψm的过程中必然存在欠秩问题。故部分现有方法在辨识电机参数时，假设某几个参数已知且其数值不随电机工况变化而变化。这种处理方式很大程度上限制了电机参数辨识算法的通用性，同时可能因未考虑到电机参数随工况的变化导致辨识结果出现误差。此外，部分现有在线参数辨识方法通过给定d轴一个偏置电流构造另一组电机状态以实现方程的满秩，进而直接通过电压方程求解参数辨识。然而d轴电流偏置会影响电机的饱和状态，进而影响参数辨识精度。同时通过电压方程求解的方法由于电机参数变量(电阻，电感和磁链)与电机状态变量(d、q轴电流与电机转速)存在耦合，故无法实现参数辨识过程中电机参数之间及电机状态与电机参数的解耦。进而使得电机各参数辨识值在参数自学习过程中相互影响，降低了参数辨识精度和算法鲁棒性。同时，参数辨识受到电机实际运行状态的影响，甚至在电机d、q轴电流为0或者转速为0时根本无法实现参数自学习。综上所述，提出一种参数之间解耦且参数辨识过程不受电机运行状态影响的在线参数辨识方法具有重要意义。
发明内容
本发明目的是为了解决现有基于电机d、q轴电压方程的永磁同步电机在线参数辨识方法中参数之间耦合及参数与电机运行状态之间的耦合问题，提出了永磁同步电机在线参数辨识方法。本发明提出了一种基于电机RL模型正弦响应的电机参数辨识方法，可以实现电机负载及温度等工作条件发生变化时，在不改变电机实际运行工况且不影响电机动态性能的情况下，实时地且解耦地辨识出永磁同步电机电阻、d、q轴电感和磁链等参数。同时参数辨识数据经过特殊数据处理算法可直接用于后续电机运行中，无需再次重复参数辨识过程。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出永磁同步电机在线参数辨识方法，所述方法包括高频电压注入环节，信号提取FFT环节，延时补偿环节和参数辨识环节；具体包括以下步骤：
步骤一：电机在线运行过程中，在电流环输出d、q轴电压基础上注入小幅值的高频正弦电压信号udh和uqh，为削减信号注入对电机控制产生的影响，d、q轴电压注入幅值Udh和Uqh的取值比额定电压小，d、q轴注入电压角频率ωd,q与电机运行频率的取值不同；
步骤二：从电机三相引线提取相电流，基于坐标变化到电流环d、q轴，然后对d、q轴电流信号中的对应注入正弦电压的高频感应部分idh和iqh进行提取，电流信号提取通过FFT算法实现；idh和iqh分别表示d、q轴电流中感应出的高频电流信号；
步骤三：结合电机RL模型的高频正弦相应特性，通过FFT获取udh，uqh，idh和iqh复矢量表达式，推导电压电流复矢量关系对应的电机RL模型正弦相应特性，进而计算出d、q轴电感、电阻和磁链电机参数；
步骤四：对电机信号提取过程中的控制器采样更新延时效应进行补偿，提高参数辨识的精度；
步骤五：整理数据并结合插值方法储存参数辨识数据，用于后续电机控制和运行。
进一步地，在步骤一中，d、q轴电流id和iq通过速度环给定，其组合代表电机的特定工况，在电流调节器后得到d、q轴电压ud和uq，在ud和uq上注入小幅值的高频正弦电压信号udh和uqh，注入电压信号的表达式为：
Figure BDA0002628105100000031
其中Re[]代表复矢量的实部，Udh和Uqh分别为d、q轴注入电压幅值，ωd和ωq分别为d、q轴注入电压的角频率，θud表示d轴注入电压正弦信号的初始相位，θuq表示q轴注入电压正弦信号的初始相位，t为时间。
进一步地，在步骤二中，注入的高频电压信号经过SVPWM环节注入电机，通过电流传感器对三相电流进行采样并将其变换到d、q轴，此时采集得到的d、q轴电流id和iq中包含与注入正弦电压同频率的高频正弦感应部分，d、q轴电流中感应出的高频电流信号表达式为：
Figure BDA0002628105100000032
其中Re[]代表复矢量的实部，Idh和Iqh分别为d、q轴感应高频电流幅值，θid表示d轴注入电流正弦信号的初始相位，θiq表示q轴注入电流正弦信号的初始相位。
进一步地，在步骤三中，通过FFT对电压和电流信号进行分别处理，FFT实现电压电流高频部分的提取，同时获取高频正弦信号的幅值与初始相位；结合电机RL模型高频正弦相应特性，通过电压电流高频部分的幅值和初始相位计算出电机电感电阻参数，其中采集的电压相位信息需要对控制器采样更新延时进行补偿；
其中通过FFT求解电压电流幅值公式为：
Figure BDA0002628105100000033
由于电机SVPWM控制的离散性，n定义为SVPWM采样数，N为注入信号一个注入周期总采样数；
电压电流初始相位求解公式为：
Figure BDA0002628105100000034
所述电机RL模型等效为纯电阻与纯电感的组合，即RL模型，此时电机RL模型响应求解公式为：
Figure BDA0002628105100000041
其中，uRL为RL模型端的电压，uR与uL分别为电阻和电感分压，R为电阻值，ib和ih分别为RL电路基频和高频电流，L为电感值，uRL为RL模型端的电压复矢量，URL表示RL模型端的电压幅值，ω为注入高频正弦信号频率，θu表示注入电压正弦信号的初始相位，θi表示注入电流正弦信号的初始相位，ih为高频电流复矢量，Ih为高频电流幅值，结合公式(5)通过将uRL与ih的复矢量形式带入到RL模型方程中，得到电机电感和电阻表达式为：
Figure BDA0002628105100000042
其中，Im[]代表复矢量的虚部；
结合q轴电压方程通过线性回归RLS或直接求解的方法求得电机磁链ψm，在电阻电感已知的情况下通过q轴电压方程直接运算求解得到：
Figure BDA0002628105100000043
或通过线性回归算法RLS求解磁链，
Figure BDA0002628105100000044
其中，e、A、B、C均代表中间变量，n为计数变量。
进一步地，在步骤四中，结合电机SVPWM控制中的采样更新方式确定控制器指令信号与实际给定信号间的延时时间Te，针对电压信号，Te为注入电机实际电压信号uact与电压指令信号uref之间的延时时间，结合延时时间Te与d、q轴正弦注入周期Td,q之间的关系获取延时时间在电压电流相位中的影响值，θe为电压矢量中Te对应的延时角度，其数值关系为：
Figure BDA0002628105100000051
在有延时的情况下，电流电压复矢量提取均存在误差，进而使得辨识的电阻和电感数值产生偏差，通过公式(9)的相位延时对公式(6)进行修正，得到：
Figure BDA0002628105100000052
其中，Δθui表示电压电流初始相位增量；
通过修正公式(10)消除控制器采样更新过程中延时误差对参数辨识的影响。
进一步地，在步骤五中，电机在不同工况下运行时对应不同d、q轴电流，电机在运行时实时记录不同工况下辨识出的参数值，使得电机再次在该工况运行时可直接应用储存的参数值，无需再进行参数辨识。
进一步地，在步骤五中，当电机实现整个电机运行域内d、q轴电流组合下的参数辨识时，结合双线性插值方法实现电感曲面的拟合；双线性插值根据空间内任意四边形的四个顶点函数值插值求取四边形内任意点的函数值，定义(idn,iqn)，(idn+1,iqn)，(idn,iqn+1)和(idn+1,iqn+1)为四个采样点，其构成平面为一个四边形，(ids,iqs)为四边形内任意点，其电感值可通过双线性插值方法由公式(11)获取；
Figure BDA0002628105100000053
本发明提供的参数辨识方法可以实现参数辨识过程中参数的解耦，其中电机d、q轴电感和电阻实现了独立辨识。且参数辨识不受电机工况影响，甚至在非常规的工况中也可实现参数自学习，包括零低速加减载，id＝0控制，空载运行等工况。
本发明基于电机RL模型的正弦响应特性实现电机参数自学习，参数辨识过程中不需要采用复杂的算法搭建观测器，方法简单易行，可靠实用，动态性能好，能够在任何工况下实现电机多参数辨识。该方法对提升永磁同步电机控制性能有较大价值，可以广泛地应用到各种永磁同步电机控制系统中。
附图说明
图1是本发明所述的在线参数辨识方法程序框图；
图2是本发明所述永磁同步电机RL正弦响应模型；其中(a)为基于RL模型的高频部分，(b)为电机RL模型；
图3是永磁同步电机在变化工况下d、q轴电感辨识结果图；
图4是永磁同步电机在变化工况下电阻和磁链辨识结果图；
图5是参数辨识信号处理过程中控制器采样更新延时示意图；
图6是参数辨识时信号注入及采样流程图；
图7是对永磁同步电机参数辨识结果采集及插值后的电感曲面图；其中(a)为q轴电感曲面图，(b)为d轴电感曲面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-7，本发明提出永磁同步电机在线参数辨识方法，所述方法包括高频电压注入环节，信号提取FFT环节，延时补偿环节和参数辨识环节；具体包括以下步骤：
步骤一：电机在线运行过程中，在电流环输出d、q轴电压基础上注入小幅值的高频正弦电压信号udh和uqh，为削减信号注入对电机控制产生的影响，d、q轴电压注入幅值Udh和Uqh的取值比额定电压小，d、q轴注入电压角频率ωd,q与电机运行频率的取值不同；
步骤二：从电机三相引线提取相电流，基于坐标变化到电流环d、q轴，然后对d、q轴电流信号中的对应注入正弦电压的高频感应部分idh和iqh进行提取，电流信号提取通过FFT算法实现；idh和iqh分别表示d、q轴电流中感应出的高频电流信号；
步骤三：结合电机RL模型的高频正弦相应特性，通过FFT获取udh，uqh，idh和iqh复矢量表达式，推导电压电流复矢量关系对应的电机RL模型正弦相应特性，进而计算出d、q轴电感、电阻和磁链电机参数；
步骤四：对电机信号提取过程中的控制器采样更新延时效应进行补偿，提高参数辨识的精度；
步骤五：整理数据并结合插值方法储存参数辨识数据，用于后续电机控制和运行。
在步骤一中，d、q轴电流id和iq通过速度环给定，其组合代表电机的特定工况，在电流调节器后得到d、q轴电压ud和uq，在ud和uq上注入小幅值的高频正弦电压信号udh和uqh，注入电压信号的表达式为：
Figure BDA0002628105100000071
其中Re[]代表复矢量的实部，Udh和Uqh分别为d、q轴注入电压幅值，ωd和ωq分别为d、q轴注入电压的角频率，θud表示d轴注入电压正弦信号的初始相位，θuq表示q轴注入电压正弦信号的初始相位，t为时间。
在步骤二中，注入的高频电压信号经过SVPWM环节注入电机，通过电流传感器对三相电流进行采样并将其变换到d、q轴，此时采集得到的d、q轴电流id和iq中包含与注入正弦电压同频率的高频正弦感应部分，d、q轴电流中感应出的高频电流信号表达式为：
Figure BDA0002628105100000072
其中Re[]代表复矢量的实部，Idh和Iqh分别为d、q轴感应高频电流幅值，θid表示d轴注入电流正弦信号的初始相位，θiq表示q轴注入电流正弦信号的初始相位。
在步骤三中，通过FFT对电压和电流信号进行分别处理，FFT实现电压电流高频部分的提取，同时获取高频正弦信号的幅值与初始相位；结合电机RL模型高频正弦相应特性，通过电压电流高频部分的幅值和初始相位计算出电机电感电阻参数，其中采集的电压相位信息需要对控制器采样更新延时进行补偿；
其中通过FFT求解电压电流幅值公式为：
Figure BDA0002628105100000073
由于电机SVPWM控制的离散性，n定义为SVPWM采样数，N为注入信号一个注入周期总采样数；
电压电流初始相位求解公式为：
Figure BDA0002628105100000081
所述电机RL模型等效为纯电阻与纯电感的组合，即RL模型，此时电机RL模型响应求解公式为：
Figure BDA0002628105100000082
其中，uRL为RL模型端的电压，uR与uL分别为电阻和电感分压，R为电阻值，ib和ih分别为RL电路基频和高频电流，L为电感值，uRL为RL模型端的电压复矢量，URL表示RL模型端的电压幅值，ω为注入高频正弦信号频率，θu表示注入电压正弦信号的初始相位，θi表示注入电流正弦信号的初始相位，ih为高频电流复矢量，Ih为高频电流幅值，结合公式(5)通过将uRL与ih的复矢量形式带入到RL模型方程中，得到电机电感和电阻表达式为：
Figure BDA0002628105100000083
其中，Im[]代表复矢量的虚部；
结合图2可得，电阻电感获取过程仅基于RL模型的高频部分，而电机运行基于电机基频模型，故参数辨识过程与电机运行工况实现了完全的解耦。且d、q轴电感和电阻辨识通过分别向d、q轴单独注入实现，故参数自学习过程中实现了电机参数之间的解耦。整个辨识过程中参数可通过提取信号信息直接运算获得，无需复杂的观测器，整个参数辨识算法简单易行。图3和图4为电机在不同工况下的参数辨识结果。其中图3中电感辨识结果符合电机随工况变化时的饱和特性变化。同时图4中电阻磁链辨识结果稳定，不受电机工况影响。实验证明了参数辨识算法的有效性。
结合q轴电压方程通过线性回归RLS或直接求解的方法求得电机磁链ψm，由于电机磁链ψm与转速相关，属于电机基频模型的一部分，通过高频模型无法直接求解。故需要结合q轴电压方程实现磁链辨识。如图1所示，在电阻电感已知的情况下通过q轴电压方程直接运算求解得到：
Figure BDA0002628105100000091
或通过线性回归算法RLS求解磁链，
Figure BDA0002628105100000092
其中，e、A、B、C均代表中间变量，n为计数变量。
两种求解方法本质上一致，直接算法运算上更简单易行，适合较低性能的控制器。RLS算法鲁棒性较强但较复杂，适合高性能控制器。
结合图5，在步骤四中，结合电机SVPWM控制中的采样更新方式确定控制器指令信号与实际给定信号间的延时时间Te，针对电压信号，Te为注入电机实际电压信号uact与电压指令信号uref之间的延时时间，结合延时时间Te与d、q轴正弦注入周期Td,q之间的关系获取延时时间在电压电流相位中的影响值，θe为电压矢量中Te对应的延时角度，其数值关系为：
Figure BDA0002628105100000093
在有延时的情况下，电流电压复矢量提取均存在误差，进而使得辨识的电阻和电感数值产生偏差，通过公式(9)的相位延时对公式(6)进行修正，得到：
Figure BDA0002628105100000094
其中，Δθui表示电压电流初始相位增量；
通过修正公式(10)消除控制器采样更新过程中延时误差对参数辨识的影响。
结合图6和图7，在步骤五中，电机在不同工况下运行时对应不同d、q轴电流，电机在运行时实时记录不同工况下辨识出的参数值，使得电机再次在该工况运行时可直接应用储存的参数值，无需再进行参数辨识。
在步骤五中，完成电机参数曲面拟合，实现任意工况下电机参数的插值获取。当电机实现整个电机运行域内d、q轴电流组合下的参数辨识时，结合双线性插值方法实现电感曲面的拟合；双线性插值根据空间内任意四边形的四个顶点函数值插值求取四边形内任意点的函数值，定义(idn,iqn)，(idn+1,iqn)，(idn,iqn+1)和(idn+1,iqn+1)为四个采样点，其构成平面为一个四边形，(ids,iqs)为四边形内任意点，其电感值可通过双线性插值方法由公式(11)获取；
Figure BDA0002628105100000101
图7为基于插值算法获取的电感曲面，数据基于永磁同步电机对拖加载实验平台获得。电感辨识结果与电机设计值误差控制在5％以内，同时电阻磁链辨识结果与电机设计值误差在3％以内，验证了本发明所述方法的有效性。
以上对本发明所提出的永磁同步电机在线参数辨识方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.永磁同步电机在线参数辨识方法，其特征在于：所述方法包括高频电压注入环节，信号提取FFT环节，延时补偿环节和参数辨识环节；具体包括以下步骤：
步骤一：电机在线运行过程中，在电流环输出d、q轴电压基础上注入小幅值的高频正弦电压信号udh和uqh，为削减信号注入对电机控制产生的影响，d、q轴电压注入幅值Udh和Uqh的取值比额定电压小，d、q轴注入电压角频率ωd,q与电机运行频率的取值不同；
步骤二：从电机三相引线提取相电流，基于坐标变化到电流环d、q轴，然后对d、q轴电流信号中的对应注入正弦电压的高频感应部分idh和iqh进行提取，电流信号提取通过FFT算法实现；idh和iqh分别表示d、q轴电流中感应出的高频电流信号；
步骤三：结合电机RL模型的高频正弦相应特性，通过FFT获取udh，uqh，idh和iqh复矢量表达式，推导电压电流复矢量关系对应的电机RL模型正弦相应特性，进而计算出d、q轴电感、电阻和磁链电机参数；
步骤四：对电机信号提取过程中的控制器采样更新延时效应进行补偿，提高参数辨识的精度；
步骤五：整理数据并结合插值方法储存参数辨识数据，用于后续电机控制和运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤一中，d、q轴电流id和iq通过速度环给定，其组合代表电机的特定工况，在电流调节器后得到d、q轴电压ud和uq，在ud和uq上注入小幅值的高频正弦电压信号udh和uqh，注入电压信号的表达式为：
Figure FDA0002628105090000011
其中Re[]代表复矢量的实部，Udh和Uqh分别为d、q轴注入电压幅值，ωd和ωq分别为d、q轴注入电压的角频率，θud表示d轴注入电压正弦信号的初始相位，θuq表示q轴注入电压正弦信号的初始相位，t为时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤二中，注入的高频电压信号经过SVPWM环节注入电机，通过电流传感器对三相电流进行采样并将其变换到d、q轴，此时采集得到的d、q轴电流id和iq中包含与注入正弦电压同频率的高频正弦感应部分，d、q轴电流中感应出的高频电流信号表达式为：
Figure FDA0002628105090000012
其中Re[]代表复矢量的实部，Idh和Iqh分别为d、q轴感应高频电流幅值，θid表示d轴注入电流正弦信号的初始相位，θiq表示q轴注入电流正弦信号的初始相位。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在步骤三中，通过FFT对电压和电流信号进行分别处理，FFT实现电压电流高频部分的提取，同时获取高频正弦信号的幅值与初始相位；结合电机RL模型高频正弦相应特性，通过电压电流高频部分的幅值和初始相位计算出电机电感电阻参数，其中采集的电压相位信息需要对控制器采样更新延时进行补偿；
其中通过FFT求解电压电流幅值公式为：
Figure FDA0002628105090000021
由于电机SVPWM控制的离散性，n定义为SVPWM采样数，N为注入信号一个注入周期总采样数；
电压电流初始相位求解公式为：
Figure FDA0002628105090000022
所述电机RL模型等效为纯电阻与纯电感的组合，即RL模型，此时电机RL模型响应求解公式为：
Figure FDA0002628105090000023
其中，uRL为RL模型端的电压，uR与uL分别为电阻和电感分压，R为电阻值，ib和ih分别为RL电路基频和高频电流，L为电感值，uRL为RL模型端的电压复矢量，URL表示RL模型端的电压幅值，ω为注入高频正弦信号频率，θu表示注入电压正弦信号的初始相位，θi表示注入电流正弦信号的初始相位，ih为高频电流复矢量，Ih为高频电流幅值，结合公式(5)通过将uRL与ih的复矢量形式带入到RL模型方程中，得到电机电感和电阻表达式为：
Figure FDA0002628105090000031
其中，Im[]代表复矢量的虚部；
结合q轴电压方程通过线性回归RLS或直接求解的方法求得电机磁链ψm，在电阻电感已知的情况下通过q轴电压方程直接运算求解得到：
Figure FDA0002628105090000032
或通过线性回归算法RLS求解磁链，
Figure FDA0002628105090000033
其中，e、A、B、C均代表中间变量，n为计数变量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤四中，结合电机SVPWM控制中的采样更新方式确定控制器指令信号与实际给定信号间的延时时间Te，针对电压信号，Te为注入电机实际电压信号uact与电压指令信号uref之间的延时时间，结合延时时间Te与d、q轴正弦注入周期Td,q之间的关系获取延时时间在电压电流相位中的影响值，θe为电压矢量中Te对应的延时角度，其数值关系为：
Figure FDA0002628105090000034
在有延时的情况下，电流电压复矢量提取均存在误差，进而使得辨识的电阻和电感数值产生偏差，通过公式(9)的相位延时对公式(6)进行修正，得到：
Figure FDA0002628105090000035
其中，Δθui表示电压电流初始相位增量；
通过修正公式(10)消除控制器采样更新过程中延时误差对参数辨识的影响。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤五中，电机在不同工况下运行时对应不同d、q轴电流，电机在运行时实时记录不同工况下辨识出的参数值，使得电机再次在该工况运行时可直接应用储存的参数值，无需再进行参数辨识。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在步骤五中，当电机实现整个电机运行域内d、q轴电流组合下的参数辨识时，结合双线性插值方法实现电感曲面的拟合；双线性插值根据空间内任意四边形的四个顶点函数值插值求取四边形内任意点的函数值，定义(idn,iqn)，(idn+1,iqn)，(idn,iqn+1)和(idn+1,iqn+1)为四个采样点，其构成平面为一个四边形，(ids,iqs)为四边形内任意点，其电感值可通过双线性插值方法由公式(11)获取；
Figure FDA0002628105090000041
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114050752A (zh) * 2021-10-12 2022-02-15 广州极飞科技股份有限公司 电机的磁场定向控制、电机参数确定的方法和装置
CN114785228A (zh) * 2022-05-18 2022-07-22 哈尔滨工业大学 基于虚拟轴系注入的永磁同步电机电感参数在线辨识方法
CN117578936A (zh) * 2024-01-16 2024-02-20 致瞻科技(上海)有限公司 永磁同步电机dq轴电感饱和曲线测量方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104811115A (zh) * 2015-04-15 2015-07-29 哈尔滨工业大学 基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统及方法
CN109981013A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 上海大郡动力控制技术有限公司 电机相电流采样延迟时间的辨识方法
CN110112973A (zh) * 2019-05-13 2019-08-09 南京邮电大学 基于高频旋转电压注入的永磁同步电机电感参数辨识方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104811115A (zh) * 2015-04-15 2015-07-29 哈尔滨工业大学 基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统及方法
CN109981013A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 上海大郡动力控制技术有限公司 电机相电流采样延迟时间的辨识方法
CN110112973A (zh) * 2019-05-13 2019-08-09 南京邮电大学 基于高频旋转电压注入的永磁同步电机电感参数辨识方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIWEI WANG等: "An Impedance Model-Based Multiparameter Identification Method of PMSM for Both Offline and Online Conditions", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114050752A (zh) * 2021-10-12 2022-02-15 广州极飞科技股份有限公司 电机的磁场定向控制、电机参数确定的方法和装置
CN114050752B (zh) * 2021-10-12 2024-02-09 广州极飞科技股份有限公司 电机的磁场定向控制、电机参数确定的方法和装置
CN114785228A (zh) * 2022-05-18 2022-07-22 哈尔滨工业大学 基于虚拟轴系注入的永磁同步电机电感参数在线辨识方法
CN117578936A (zh) * 2024-01-16 2024-02-20 致瞻科技(上海)有限公司 永磁同步电机dq轴电感饱和曲线测量方法及装置
CN117578936B (zh) * 2024-01-16 2024-03-19 致瞻科技(上海)有限公司 永磁同步电机dq轴电感饱和曲线测量方法及装置

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