CN112202382A - 一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法 - Google Patents

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CN112202382A
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China
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permanent magnet
magnet synchronous
synchronous motor
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CN202011429142.1A
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洪颖
魏佳丹
安伟
陈建松
吴仰耘
张萍
陈可
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Jiangsu Yangzi Inspection And Certification Co ltd
Jinling Customs Technical Center
Original Assignee
Jiangsu Yangzi Inspection And Certification Co ltd
Jinling Customs Technical Center
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，主要由算法初始化、迭代计算、收敛判别、结果输出等部分组成，通过对电机电流、电压、转角、转速等运行数据的分析与挖掘，快捷高效地获取电机参数。该方法无需复杂的电路、磁路分析，不依赖于特定的检测仪器，可操作性强，执行效率高；不受运行工况及应用场景的限制，适用性强。此外，该方法对电机运行数据进行了挖掘和分析，提高了信息利用率。

Description

一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法
技术领域
本发明涉及电机控制及电力电子技术领域，尤其涉及一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法。
背景技术
永磁同步电机采用高性能的永磁材料代替励磁绕组，具有功率密度大、运行效率高、响应速度快等优点，广泛地应用于工业自动化、交通运输、仪器仪表等领域，在国民经济和社会生产中发挥了巨大作用。永磁电机本质上是机电能量转化设备，主要由电路、磁路等组成，涉及电阻、电感等诸多参数。无论是电机本体性能优化，还是运行控制方案完善，均需要准确获取电机相关参数。永磁同步电机的参数一般由制造商出厂时标定，通常为标准样机的典型值。受制造工艺、电机材料等因素影响，实际参数可能会存在偏差。此外，随着温度、湿度等运行工况的变化，电机参数亦会发生变化。
永磁同步电机参数的获取方法主要有分析法、测量法等。前者根据电机的内部机理，采用有限元分析、电磁场仿真等手段，对电机本体进行综合分析，从而获取电机参数；后者依据电机的外部特性，通过特定的仪器仪表，对电机的电路及磁路进行检测，必要时还需施加一定的激励量，从而测量出电机参数。对于分析法，由于涉及电机本体设计及电磁学理论，专业性较强，并且需要获取电机的完整设计资料；对于测量法，需要依赖于特定的检测仪器，且只适用于电机空闲状态，无法在电机运行时实施，具有一定的局限性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，使其具有可操作性强、适用范围广的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，包括如下步骤：
步骤1，设置收敛判别门槛m、采样频率fs；
步骤2，按式1初始化迭代系数A、B、C以及结果向量F；
Figure 986721DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式中，下标0表示初始时刻，I4×4表示4阶的单位矩阵；
步骤3，获取电机运行数据：三相电压{Ua,k、Ub,k、Uc,k}、三相电流{ Ia,k、Ib,k、Ic,k }、转角θk、转速ωk，其中k表示当前时刻；
步骤4，根据式2、3，计算交直轴电压{ Uq,k、Ud,k }，交直轴电流{ Iq,k、Id,k }，其中d表示直轴，q表示交轴；
Figure 903862DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 683599DEST_PATH_IMAGE003
（3）
步骤5，根据式4~6，、计算迭代系数Ak、Bk、Ck；
Figure 16491DEST_PATH_IMAGE004
（4）
Figure 830863DEST_PATH_IMAGE005
（5）
Figure 653326DEST_PATH_IMAGE006
（6）
步骤6，计算结果向量Fk；
Figure 359507DEST_PATH_IMAGE007
（7）
步骤7，根据式8判断Fk是否收敛，若收敛进入步骤8；否则令k=k+1，进入步骤3，继续迭代；
Figure 558407DEST_PATH_IMAGE008
（8）
步骤8，按式9提取电机参数：定子电阻r、直轴电感Ld、交轴电感Lq、转子磁链Ψ，并退出计算；
Figure 102652DEST_PATH_IMAGE009
（9）
式中，Fk(1)~ Fk(4)分别为向量Fk的元素1~4。
本发明提供的一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，一方面，无需复杂的电磁学分析，不依赖于特定检测仪器，降低了参数获取难度，提高了可操作性；另一方面，该方法直接分析电机的实际运行数据，不受运行工况及应用场景的限制，同时也提高了信息利用率。
附图说明
图1为基于运行数据的永磁同步电机参数分析方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1，本发明的应用方法，包括以下步骤，其中步骤1~2为参数设置及初始化，步骤3~6为迭代计算，步骤7为收敛判别，步骤8为结果输出。
步骤1，设置收敛判别门槛m、采样频率fs；
门槛m用于判断是否可以结束迭代计算，经验值为0.001；采样频率fs与电机控制系统采集运行数据的频率保持一致；
步骤2，按式1初始化迭代系数A、B、C以及结果向量F；
Figure 96016DEST_PATH_IMAGE001
（1）
式中，下标0表示初始时刻，I4×4表示4阶的单位矩阵；
步骤3，获取电机运行数据：三相电压{Ua,k、Ub,k、Uc,k}、三相电流{ Ia,k、Ib,k、Ic,k }、转角θk、转速ωk，其中k表示当前时刻；
电机的电压、电流、转角、转速等运行数据由电机控制系统的传感器采集，本方法直接调用并分析该数据；
步骤4，根据式2、3，计算交直轴电压{ Uq,k、Ud,k }，交直轴电流{ Iq,k、Id,k }，其中d表示直轴，q表示交轴；
Figure 788029DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 525040DEST_PATH_IMAGE003
（3）
步骤5，根据式4~6，、计算迭代系数Ak、Bk、Ck；
Figure 48426DEST_PATH_IMAGE004
（4）
Figure 914488DEST_PATH_IMAGE005
（5）
Figure 156114DEST_PATH_IMAGE006
（6）
步骤6，计算结果向量Fk；
Figure 431237DEST_PATH_IMAGE007
（7）
步骤7，根据式8判断Fk是否收敛，若收敛进入步骤8；否则令k=k+1，进入步骤3，继续迭代；
Figure 12391DEST_PATH_IMAGE008
（8）
步骤8，按式9提取电机参数：定子电阻r、直轴电感Ld、交轴电感Lq、转子磁链Ψ，并退出计算；
Figure 347558DEST_PATH_IMAGE009
（9）
式中，Fk(1)~ Fk(4)分别为向量Fk的元素1~4。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法,其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，设置收敛判别门槛m、采样频率fs；
步骤2，初始化迭代系数A、B、C以及结果向量F；
步骤3，获取电机运行数据：三相电压{Ua,k、Ub,k、Uc,k}、三相电流{ Ia,k、Ib,k、Ic,k }、转角θk、转速ωk；
步骤4，计算交直轴电压{ Uq,k、Ud,k }，交直轴电流{ Iq,k、Id,k }；
步骤5，计算迭代系数Ak、Bk、Ck；
步骤6，计算结果向量Fk；
步骤7，判断Fk是否收敛，若收敛进入步骤8；否则令k=k+1，进入步骤3，继续迭代；
步骤8，提取电机参数：定子电阻r、直轴电感Ld、交轴电感Lq、转子磁链Ψ，并退出计算。
2.根据权利要求1所述的一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，其特征在于：步骤2所述的迭代系数及结果向量初始化如下：
Figure 426150DEST_PATH_IMAGE001
其中，下标0表示初始时刻，I4×4表示4阶的单位矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，其特征在于：步骤5所述的迭代系数计算方法如下：
Figure 504964DEST_PATH_IMAGE002
Figure 940625DEST_PATH_IMAGE003
Figure 712272DEST_PATH_IMAGE004
式中，k表示当前时刻，k-1表示前一时刻。
4.根据权利要求1所述的一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，其特征在于：步骤6所述的结果向量计算方法如下：
Figure 662910DEST_PATH_IMAGE005
。
5.根据权利要求1所述的一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，其特征在于：步骤7所述的收敛判别方法如下：
Figure 483099DEST_PATH_IMAGE006
。
6.根据权利要求1所述的一种基于运行数据的永磁同步电机参数获取方法，其特征在于：步骤8所述的参数提取公式如下：
Figure 835582DEST_PATH_IMAGE007
式中，Fk(1)~ Fk(4)分别为向量Fk的元素1~4。
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