CN112595974A - 一种永磁同步电机参数识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机参数识别方法，涉及电机控制领域，包括：步骤1：测试电机的稳定运行区间及带载情况；步骤2：通过离线方法测量定子电阻；步骤3：识别转子磁链，进行初始位置角校正；步骤4：识别直交轴电感。本发明针对表贴式永磁同步电机定子电阻在常温下相电阻阻值不变的局限性，相比于传统的识别方法，理论较为简洁易懂，实现过程不复杂，识别的转子位置更为准确，可以在线更新和优化调整，对实际工程的运用具有较大的意义。

Description

一种永磁同步电机参数识别的方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体设计一种永磁同步电机参数识别方法。

背景技术

近年来，永磁同步电机在航空、铁路、电力、军事、新能源汽车等领域获得大量应用及推广，其先进的电机本体设计理念及智能化控制算法层出不穷。

在工程应用领域却存在着因电机参数不准确带来的产品性能下降、电机运行效率无法满足设计要求以及批量产品状态不稳定等现象。出现此类问题的主要原因是电机设计参数与实际产品参数存在较大差异。如何准确识别电机参数以及对其进行优化补偿是当前的重要研究方向。复杂的理论算法，往往不能满足工程实际，工程人员也难以迅速掌握。

本发明针对现有的永磁同步电机参数识别方法局限性，利用离线方法识别定子电阻和转子磁链，多次测量，通过曲线拟合，以在线补偿精确识别定子电阻和磁链。同时，利用前述定子电阻及永磁体磁链估算值，补偿初始角度误差，同时在稳定工作的运行区间内识别直交轴电感。

发明内容

本发明提出了一种永磁同步电机离线参数识别的方法，以解决现有参数识别方法以及技术方案理论算法过于复杂而无法迅速识别和用于实际的问题。

本发明提出的具体方法包括如下步骤：

步骤1：测试电机的稳定运行区间及带载情况；

步骤2：通过离线方法测量定子电阻；

步骤3：识别转子磁链，进行初始位置角校正；

步骤4：识别直交轴电感。

可选地，步骤1中测试电机的稳定运行区间及带载情况的具体方法为：

通过离线方法测量定子电阻，具体步骤如下：利用测功平台，对电机在不同转速、不同负载下进行测量，仅记录电机能够稳定工作的运行区间。

可选地，步骤2中通过离线方法测量定子电阻的具体方法为：利用伏安法，在步骤1得到的电机稳定工作的运行区间内，对电机加入一定负载，使电机稳定运行至不同温度时，测量不同温度下的定子电阻阻值，多次测量，并做记录，将记录的同一温度下对应的阻值进行曲线拟合。

可选地，步骤3中识别转子磁链，进行初始位置角校正的具体方法为：使电机处于稳定工作区间，每次间隔一定的转速(如100r/min)，测量计算一次转子磁链及转子初始位置误差，多次测量计算，并做记录，将记录的同一转速下对应的永磁体磁链进行曲线拟合。

可选地，步骤4中识别直交轴电感的具体方法为：采用前述定子电阻及永磁体磁链估算值，补偿初始角度误差，同时在稳定工作的运行区间内识别直交轴电感。

可选地，测量计算永磁体磁链及初始位置角误差的方法，其计算公式为：

其中，ψ_f为转子磁链幅值，“u_s”为电压幅值，“f”为电机转子频率。

其中，“tanΔθ”代表初始位置角误差的正切值，“u_d”和“u_q”代表dq坐标系下的定子电压。

θ₁＝θ₂-Δθ

其中，“θ₁”代表补偿后初始位置角，“θ₂”代表初始位置角，“Δθ”代表初始位置角误差。

可选地，识别直交轴电感的方法，其计算公式为：

其中，，“i_d”和“i_q”代表dq坐标系下的定子电流，“R_s”代表定子电阻阻值，“L”代表交直轴电感，“ω”为转子角速度。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明在测量永磁同步电机参数的定子电阻时，实时监测电机温度，当温度达到测量点时，获取相电阻准确值。采用电机温度值作为参考，将记录的同一温度下对应的阻值进行曲线拟合。与传统的定子电阻测量方法相比，打破了永磁同步电机定子电阻在常温下相电阻阻值不变的局限性。

2、本发明在识别转子磁链时，利用电机电压幅值和电机转子频率辨识转子磁链，相比于传统的识别方法，理论较为简洁易懂，对实际工程的运用具有较大的意义。

3、本发明在识别交直轴电感时，在电机运行在稳定区间中，采用前述定子电阻及永磁体磁链估算值，补偿初始角度误差，同时在稳定工作的运行区间内识别直交轴电感。相比于传统的识别方法，实现过程不复杂，工程价值较高。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明具体实施的直交轴电感识别流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作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。

如图1所示，给出了具体实施例的永磁同步电机参数识别的步骤，包括：

步骤S41：测试电机的稳定运行区间及带载情况。

具体方法为：

利用测功平台，对电机在不同转速、不同负载下进行测量，仅记录电机能够稳定工作的运行区间。

步骤S42：通过离线方法测量定子电阻。

具体方法为：

利用伏安法，在步骤1得到的电机稳定工作的运行区间内，对电机加入一定负载，使电机稳定运行至不同温度时，测量不同温度下的定子电阻阻值，多次测量，并做记录，将记录的同一温度下对应的阻值进行曲线拟合。

步骤S43：识别转子磁链，进行初始位置角校正。

具体方法为：

使电机处于稳定工作区间，每次间隔一定的转速(如100r/min)，测量计算一次转子磁链及转子初始位置误差，多次测量计算，并做记录，将记录的同一转速下对应的永磁体磁链进行曲线拟合。

其中，计算磁链及转子初始位置误差的具体公式为：

其中，ψ_f为转子磁链幅值，“u_s”为电压幅值，“f”为电机转子频率。

其中，“tanΔθ”代表初始位置角误差的正切值，“u_d”和“u_q”代表dq坐标系下的定子电压。

θ₁＝θ₂-Δθ

其中，“θ₁”代表补偿后初始位置角，“θ₂”代表初始位置角，“Δθ”代表初始位置角误差。

步骤S44：识别直交轴电感。

其计算公式为：

其中，，“i_d”和“i_q”代表dq坐标系下的定子电流，“R_s”代表定子电阻阻值，“L”代表交直轴电感，“ω”为转子角速度。

显而易见的是，本领域的技术人员可以从根据本发明的实施方式的各种结构中获得根据不麻烦的各个实施方式尚未直接提到的各种效果。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：测试电机的稳定运行区间及带载情况；

步骤2：通过离线方法测量定子电阻；

步骤3：识别转子磁链，进行初始位置角校正；

步骤4：识别直交轴电感。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，所述步骤1中测试电机稳定运行区间及带载情况的具体方法为：利用测功平台，对电机在不同转速、不同负载下进行测量，仅记录电机能够稳定工作的运行区间。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，所述步骤2中通过离线方法测量定子电阻的具体方法为：利用伏安法，在步骤1得到的电机稳定工作的运行区间内，对电机加入一定负载，使电机稳定运行至不同温度时，测量不同温度下的定子电阻阻值，多次测量，并做记录，将记录的同一温度下对应的阻值进行曲线拟合。

4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，所述步骤3中识别转子磁链，进行初始位置角校正的具体方法为：使电机处于稳定工作区间，每次间隔一定的转速，测量计算一次转子磁链及转子初始位置误差，多次测量计算，并做记录，将记录的同一转速下对应的永磁体磁链进行曲线拟合。

5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，所述步骤4中识别直交轴电感的具体方法为：采用前述定子电阻及永磁体磁链估算值，补偿初始角度误差，同时在稳定工作的运行区间内识别直交轴电感。

6.根据权利要求4一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，所述的测量计算永磁体磁链及初始位置角误差的方法，其计算公式为：

其中，ψ_f为转子磁链幅值，“u_s”为电压幅值，“f”为电机转子频率。

其中，“tanΔθ”代表初始位置角误差的正切值，“u_d”和“u_q”代表dq坐标系下的定子电压。

θ₁＝θ₂-Δθ

其中，“θ₁”代表补偿后初始位置角，“θ₂”代表初始位置角，“Δθ”代表初始位置角误差。

7.根据权利要求5所述的一种永磁同步电机参数识别方法，其特征在于，中所述的识别直交轴电感的方法，其计算公式为：

其中，，“i_d”和“i_q”代表dq坐标系下的定子电流，“R_s”代表定子电阻阻值，“L”代表交直轴电感，“ω”为转子角速度。

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