CN117411370A - 一种感应电机参数辨识方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机参数辨识技术领域，公开了一种感应电机参数辨识方法、系统、设备及介质，方法包括：基于dq轴转矩最大值条件对αβ坐标系下观测的转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数；将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数；根据辨识后的目标转子时间常数和激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻；根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。本发明能对感应电机全参数进行有效辨识。

Description

一种感应电机参数辨识方法、系统、设备及介质

技术领域

本发明涉及电机参数辨识技术领域，具体涉及一种感应电机参数辨识方法、系统、设备及介质。

背景技术

高性能的感应电机控制需要准确的电机参数，包括定子电阻、转子电阻、激磁电感以及漏感等参数。若电机参数不准确，一方面，电机的控制性能会受到较大的影响；另一方面，电机运行的稳定性也会受到影响。

一般来说，在电机矢量控制系统下，电机参数辨识的自由度受到运行条件和控制方程数量的限制。当前，常通过在线辨识算法辨识定子电阻和转子电阻，上述参数受温度影响较大。因而，在线辨识算法难以获取所有的参数，激磁电感和漏感等参数则需通过离线方式获取。

现有研究中，感应电机的离线参数辨识包括：借助数值分析工具的方法、静止状态下的辨识以及需要轴运动的辨识。

根据电机的几何和/或铭牌数据，通过求解解析方程得到电机的电气参数。这一类的方法除用到数值分析软件，不需要任何电源和测量工具。利用制造商提供的数据使用最小二乘算法和使用遗传算法对电机参数进行辨识得到了应用。虽然通过数值工具获得的参数提供了关于电机的有用的初始信息，但由于制造公差和材料缺陷，它们的准确性并不总是能够得到保证。

静止状态的辨识一般通过逆变器施加不同的激励信号，从而估计等效电路参数。这类辨识算法一般基于感应电机的等效电路，例如，直流电流或电压可以用来估计定子电阻。采用快速电流斜坡可以估计电机的总漏感。通过快速电流反向试验可以测得电机的转子电阻。单相交流试验和直流衰减试验均可以用来辨识激磁电感、总漏感以及转子电阻。但这类辨识算法有以下几个缺点：

1)难以控制电机磁通饱和程度，如果测量时磁通与实际运行时不一致，磁饱和会对测量结果有较大影响；

2)受逆变器非线性因素影响较大；

3)加非正弦脉冲电压电流的方法中，测量信号有丰富的谐波，集肤效应和铁心的磁滞和涡流影响较大，测量结果不能准确反映电机稳态运行的状况。

需要轴旋转的辨识算法中，空载试验被列入IEEE测试标准，其用来测量电机的激磁电感，但其不适用于负载无法分离的场合。相关学者利用电机减速过程中的准稳态过程，模拟空载下的空载试验，但其仅适用于惯量较大的系统。利用电机的输入和输出数据，可利用神经网络和遗传算法对电机参数进行辨识，但其难以在工程上广泛应用。相关学者利用最小二乘法的方法对感应电机全参数进行辨识，仅需要获取αβ轴上的电压和电流，但其需要用到电流的导数信息，若信号处理不当，则会产生较大误差；相关学者利用模型并参考自适应方法对全参数进行辨识，并用李雅普诺夫定律证明了其方法的收敛性，但其必须要保证感应电机被充分激励，即逆变器的输入信号包含有足够丰富的频率成分和具有一定的激励时间。

综上，现有感应电机的参数辨识存在参数辨识不准确和不全面的问题，无法为实际工程应用提供有效的电机参数辨识。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种感应电机参数辨识方法、系统、设备及介质，适用于工程应用的感应电机参数辨识策略，为拓展辨识自由度提出了新的思路，在不需要预先知道任何参数的前提下，能够有效辨识所有电机运行参数，以解决上述技术背景中提出的问题。

第一方面，本发明提供了一种感应电机参数辨识方法，方法包括：

获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数；

将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数；

根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻；

根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

本发明基于感应电机间接矢量控制，对定子电阻、转子电阻、激磁电感和漏感进行辨识；根据dq轴转矩最大值条件和不同转速下的转矩值，来拓展电机参数的辨识自由度，能够有效辨识所有感应电机运行参数，工程应用的感应电机参数辨识策略，为工程应用感应电机参数辨识自由度的拓展提供了参考依据。

在一种可选的实施方式中，对αβ坐标系下观测的转矩方程进行预设补偿处理，得到补偿处理后的αβ坐标系下的转矩方程。

本发明的预设补偿处理能够避免磁链观测过程的零漂现象，提升磁链观测的动态性能，得到观测准确的转矩方程，一定程度上提高了感应电机参数的辨识精度。

在一种可选的实施方式中，dq轴转矩最大值条件为α轴的定子电流和β轴的定子电流相等，则基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数的过程，包括：

基于感应电机出厂参数预估转子时间常数的分布范围，并设定转子时间常数最大误差；

对转子时间常数的分布范围进行均等划分，基于转子时间常数的大小进行排序标记；

设定α轴的定子电流和β轴的定子电流相等，结合排序标记对αβ坐标系下观测的转矩方程依据预设采集方式进行转矩记录，对应得到多个观测转矩，选取最大观测转矩为转子时间常数；

改变感应电机转速后，重复转子时间常数的选取过程，得到多个转子时间常数并其求平均，得到平均转子时间常数，将最大转子时间常数与平均转子时间常数做差，得到转子时间常数差值；当转子时间常数差值小于设定转子时间常数最大误差时，或当转子时间常数选取过程的重复次数满足预设次数时，停止转子时间常数的选取过程，平均转子时间常数为辨识后的目标转子时间常数。

本发明利用了转矩的极大值点对转子时间常数进行辨识，在无法知道转矩准确值的场合下，也能对转子时间常数进行准确的辨识，辨识方式简单有效，且不受定子电阻以及励磁电感等参数的影响；通过改变感应电机转速重复转子时间常数的选取过程，一定程度上保障了转子时间常数的辨识精度。

在一种可选的实施方式中，将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数的过程，包括：

预设阻抗模型为d轴和q轴间的阻抗差表达式，并将阻抗差表达式作为模型自适应的参考量；

将dq坐标系下的定子电压方程代入阻抗差表达式作为模型自适应的可调量；

根据辨识后的目标转子时间常数得到包含激磁电感与转子电感的预设第一关系式，预设第一关系式结合预设前提条件得到包含漏感系数、定子电感和转子电感的预设第二关系式，预设前提条件为定子电感和转子电感相等；

根据模型自适应的参考量、模型自适应的可调量、预设第一关系式和预设第二关系式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。

本发明利用模型参考自适应的方式对其进行辨识，并在定子电阻的收敛下会收敛于真实值；不引入新的定子电阻的仅依靠阻抗模型进行激磁电感和漏感辨识，拓展了参数辨识的自由度，并取得了良好的辨识效果。

在一种可选的实施方式中，根据模型自适应的参考量、模型自适应的可调量、预设第一关系式和预设第二关系式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数的过程，包括：

将模型自适应的参考量与模型自适应的可调量的差值在自适应控制器的控制下输出漏感系数，并将漏感系数反馈输入到模型自适应的可调量中形成负反馈调节；

通过负反馈调节对漏感系数进行辨识，当模型自适应的可调量与模型自适应的参考量的差值为零时，得到辨识后的漏感系数；

将漏感系数代入预设第二关系式得到转子电感，并将转子电感代入预设第一关系式得到辨识后的激磁电感。

本发明利用模型参考自适应的方式对其进行辨识，使得漏感系数的辨识更加灵活和高效，通过负反馈调节能够自发获得最优的辨识参数，具有较强的鲁棒性。

在一种可选的实施方式中，根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻的过程，包括：

根据激磁电感的辨识过程得到辨识后的转子电感；

将辨识后的转子时间常数和转子电感代入预设转子时间常数公式得到辨识后的转子电阻。

本发明通过辨识后的转子时间常数和转子电感直接获得辨识后的转子电阻，该辨识过程具有简单快速的优势。

在一种可选的实施方式中，根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻的过程，包括：

获取观测磁链过程的实际定子电阻，以及观测磁链与定子电阻偏差的预设关系式；

基于预设关系式和αβ坐标系下的转矩方程，得到包含定子电阻偏差、定子频率和αβ轴的观测转矩的预设第三关系式；

设置不同定子频率，基于预设第三关系式得到定子电阻偏差；

将观测磁链过程的实际定子电阻与定子电阻偏差求和，得到辨识后的定子电阻。

本发明利用了不同转速下的转矩值的相关信息对定子电阻进行辨识，拓展了辨识的自由度，对定子电阻的辨识取得了良好的辨识效果。

第二方面，本发明提供了一种感应电机参数辨识系统，系统包括：

目标转子时间常数辨识模块，用于获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数；

激磁电感和漏感系数辨识模块，用于将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数；

转子电阻辨识模块，用于根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻；

定子电阻辨识模块，用于根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

本发明的感应电机参数辨识系统，能够在不需要预先知道任何参数的前提下，辨识所有感应电机运行所需参数，且基本不受开关器件非线性因素的影响，适用于工程应用的感应电机参数辨识策略，为拓展辨识自由度提出了新的思路。

第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种感应电机参数辨识方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种感应电机参数辨识方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的感应电机参数辨识方法的流程示意图；

图2本发明实施例的磁链观测补偿处理的示意图；

图3是本发明实施例的一感应电机参数辨识方法的流程示意图；

图4是本发明实施例的另一感应电机参数辨识方法的流程示意图；

图5是本发明实施例的漏感系数辨识的示意图；

图6是本发明实施例的又一感应电机参数辨识方法的流程示意图；

图7是本发明实施例的再一感应电机参数辨识方法的流程示意图；

图8是根据本发明实施例的感应电机参数辨识系统的结构框图；

图9是本发明实施例的计算机设备的结构示意图。

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。

本发明实施例提供一种感应电机参数辨识方法，如图1所示，方法包括：

步骤S101，获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数。

需要说明的是，在感应电机间接矢量控制系统中，当转速信息已知，转子时间常数是唯一影响磁场定向角度的参数。当前，异步电机在线参数辨识研究中，常使用模型参考自适应的方式来辨识转子时间常数，即构造dq轴磁链、无功功率等自适应量，对转子时间常数进行观测。但所有的自适应量中均含有电感参数或定子电阻等参数，当这些参数均未知，则无法用来辨识转子时间常数。本实施例基于感应电机间接矢量控制，对定子电阻、转子电阻、激磁电感和漏感进行辨识。基于转矩最大值的原理，令dq轴电流指令值相等，寻找使得观测转矩最大的转子时间常数，即实际的转子时间常数。

具体地，感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程通过在静止两相正交坐标系下对转矩进行观测得到，得到αβ坐标系下观测的转矩方程T_{e_αβ}表示为：

T_{e_αβ}＝p_nψ_si_s＝p_n(ψ_sαi_sβ-ψ_sβi_sα)

其中，P_n为极对数，i_s、i_sα和i_sβ分别为定子电流、α轴的定子电流和β轴的定子电流，ψ_s、ψ_sα和ψ_sβ分别为定子磁链、α轴的定子磁链和β轴的定子磁链。需要说明的是，交流电机每组线圈都会产生N、S磁极，每个电机含有的磁极个数就是极数；由于磁极是成对出现的，所以电机有2、4、6、8等极之分，即感应电机的极对数设为2、4或其他数值，本实施例的极对数不做具体限制，依据实际应用需求确定；本实施例的电流和磁链的相关数值均基于观测过程获得，在此不做具体限制。

本实施例中，dq轴转矩最大值条件为α轴的定子电流和β轴的定子电流相等。

需要说明的是，将感应电机在dq坐标系下观测的转矩方程表示成电流和角度的形式，得到dq坐标系下观测的转矩方程T_{e_dq}表示为：

其中，L_m为激磁电感，L_r为转子电感，i_sd和i_sq分别为d轴的定子电流和q轴的定子电流，θ为电流矢量和d轴之间的夹角。由上述公式可以得出，当θ等于45°时，即i_sd＝i_sq，转矩达到当前电流合成值下的最大转矩。

需要说明的是，αβ坐标系下观测的转矩方程中的α轴的定子电流i_sα和β轴的定子电流i_sβ受电流矢量坐标轴之间的夹角影响，而dq坐标系下观测的转矩方程中的d轴的定子电流i_sd和q轴的定子电流i_sq不受电流矢量坐标轴之间的夹角影响，故本实施例通过αβ坐标系下观测的转矩方程T_{e_dq}，并基于转矩最大值的原理，令dq轴电流指令值相等，寻找使得观测转矩最大的转子时间常数，即实际的转子时间常数。αβ坐标系和dq坐标系下对应的转矩方程可以通过预设变换方式进行转换。

步骤S102，将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。

本实施例中通过阻抗法，结合得到的辨识准确的转子时间常数，采取自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，激磁电感和漏感系数的辨识方式灵活且高效。

步骤S103，根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻。

本实施例中通过公式法，结合得到的辨识准确的转子时间常数和激磁电感，对转子电阻进行辨识，转子电阻的辨识方式简单且高效。

步骤S104，根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

本发明实施例基于感应电机间接矢量控制，对定子电阻、转子电阻、激磁电感和漏感进行辨识；根据dq轴转矩最大值条件和不同转速下的转矩值，来拓展感应电机参数的辨识自由度，能够有效辨识所有感应电机运行参数，工程应用的感应电机参数辨识策略，为工程应用感应电机参数辨识自由度的拓展提供了参考依据。

本实施例中，对αβ坐标系下观测的转矩方程进行预设补偿处理，得到补偿处理后的αβ坐标系下的转矩方程。

具体地，为了避免零漂现象，且提升磁链观测的动态性能，本实施例采用前向补偿低通滤波对αβ坐标系下观测的转矩方程进行补偿处理，磁链观测过程如图2所示。需要说明的是，图中u_s、i_s和R_s分别为定子电压、定子电流和定子电阻；和e_s分别为补偿处理前和后的感应电动势；s为复数变量，ω_c为低通滤波器截止频率，ψ_s为定子磁链。

前向补偿低通滤波补偿方程表示为：

其中，e_sα和e_sβ分别为补偿处理后α轴的感应电动势和β轴的感应电动势；和/>分别为补偿处理前α轴的感应电动势和β轴的感应电动势；ω_e为定子角频率。需要说明的是，ω_c/ω_e比值不宜过大，一般小于3，仅作为举例说明，不以此为限制。

本发明实施例提供一种感应电机参数辨识方法，如图3所示，方法包括：

步骤S301，获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数。

具体地，上述步骤S301中基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数的过程，包括：

步骤S3011，基于感应电机出厂参数预估转子时间常数的分布范围，并设定转子时间常数最大误差。

实际应用中，转子时间常数T_r为小于1的数值，如T_r范围为0.4-1；转子时间常数最大误差△T_r为0.1，仅作为举例说明，不以此为限制。

步骤S3012，对转子时间常数的分布范围进行均等划分，基于转子时间常数的大小进行排序标记。具体地，对转子时间常数的分布范围划分成6等份，仅作为举例说明，不以此为限制。

步骤S3013，设定α轴的定子电流和β轴的定子电流相等，结合排序标记对αβ坐标系下观测的转矩方程依据预设采集方式进行转矩记录，对应得到多个观测转矩，选取最大观测转矩为转子时间常数。

具体地，转速准确的情况下，当dq轴电流指令值给定时，感应电机的实际输出转矩仅取决于转子时间常数。因此，给定i_sd＝i_sq，使转子时间常数从小到大递增。此时，最大观测转矩对应的转子时间常数即为准确的转子时间常数。考虑到转矩响应需要一定的时间，转子时间常数每次变化后，均等待1s左右再进行记录，仅作为举例说明。

步骤S3014，改变感应电机转速后，重复转子时间常数的选取过程，得到多个转子时间常数并其求平均，得到平均转子时间常数，将最大转子时间常数与平均转子时间常数做差，得到转子时间常数差值；当转子时间常数差值小于设定转子时间常数最大误差时，或当转子时间常数选取过程的重复次数满足预设次数时，停止转子时间常数的选取过程，平均转子时间常数为辨识后的目标转子时间常数。具体地，本实施例的平均转子时间常数为多组不同转速对应的转子时间常数，且转速一般选择为44rad/s以上。

在一具体实施例中，转子时间常数的辨识流程具体包括：

步骤A1，预估转子时间常数T_r的范围，并在范围内将T_r划分成n等分，其中△T_r为能够接受的T_r的最大误差。

步骤A2，将T_r从小到大标记为T_r1到T_rn。

步骤A3，令dq轴电流指令值相等，均为控制中励磁电流大小；从T_r1开始，利用上述转矩观测法对转矩进行观测；当前转子时间常数施加1s后，对观测转矩进行记录，将1s内记录的转矩求平均，将平均值记为T_e1。

步骤A4，记录n次转矩值，选取最大的转矩值，对应此时的转子时间常数。

步骤A5，改变转速，反复步骤A3和A4，得出多组转子时间常数，取平均值。

步骤A6，若步骤A5的平均值与多组转子时间常数的差值均小于能够接收的最大误差，或循环到了一定的次数，则得到正确的转子时间常数为步骤5的平均值。

本发明实施例利用了转矩的极大值点对转子时间常数进行辨识，在无法知道转矩准确值的场合下，也能对转子时间常数进行准确的辨识，辨识方式简单有效，且不受定子电阻以及励磁电感等参数的影响；通过改变电机转速重复转子时间常数的选取过程，一定程度上保障了转子时间常数的辨识精度。

步骤S302，将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S303，根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻。详细请参见图1所示实施例的步骤S103，在此不再赘述。

步骤S304，根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。详细请参见图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种感应电机参数辨识方法，如图4所示，方法包括：

步骤S401，获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S402，将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。

具体地，上述步骤S402，包括：

步骤S4021，预设阻抗模型为d轴和q轴间的阻抗差表达式，并将阻抗差表达式作为模型自适应的参考量。

本实施例中，定义d轴和q轴之间的阻抗差为Z_dq，其不受定子电阻的影响，阻抗差表达式为：

其中，u_sd和i_sd分别为d轴的定子电压和定子电流，u_sq和i_sq分别为q轴的定子电压和定子电流。

步骤S4022，将dq坐标系下的定子电压方程代入阻抗差表达式作为模型自适应的可调量。

本实施例中，dq坐标系下的定子电压方程为：

其中，ω_e为定子角频率，σ为漏感系数，L_s为定子电感。

步骤S4023，根据辨识后的目标转子时间常数得到包含激磁电感与转子电感的预设第一关系式，预设第一关系式结合预设前提条件得到包含漏感系数、定子电感和转子电感的预设第二关系式，预设前提条件为定子电感和转子电感相等。

具体地，由于已经辨识出准确的转子时间常数，因此磁场定向准确，αβ坐标系和dq坐标系下对应的转矩方程中的转矩相等。由此，可以得到包含激磁电感L_m与转子电感L_r的预设第一关系式，记为K₁：

由于磁场定向准确，预设第一关系式K₁为一常数，其具体数值通过转矩的实际观测过程确定。

当激磁电感L_m和漏感均准确时，将定子电压方程代入阻抗差表达式，可以得到参数准确时的阻抗差表达式：

其中，σ为漏感系数。

实际应用中，定子漏感和转子漏感相差很小，故假设定子电感L_s和转子电感L_r相等，此时需要辨识的电感参数仅为漏感和激磁电感。

由预设第一关系式K₁得到漏感系数和定转子电感的关系，即包含漏感系数σ、定子电感L_s和转子电感L_r的预设第二关系式：

利用模型参考自适应的方式辨识漏感系数，即可得到全部的电感参数。

步骤S4024，根据模型自适应的参考量、模型自适应的可调量、预设第一关系式和预设第二关系式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。

具体地，在上述步骤S4024中，包括：

步骤A1，将模型自适应的参考量与模型自适应的可调量的差值在自适应控制器的控制下输出漏感系数，并将漏感系数反馈输入到模型自适应的可调量中形成负反馈调节。

步骤A2，通过负反馈调节对漏感系数进行辨识，当模型自适应的可调量与模型自适应的参考量的差值为零时，得到辨识后的漏感系数。

步骤A3，将漏感系数代入预设第二关系式得到转子电感，并将转子电感代入预设第一关系式得到辨识后的激磁电感。

在一具体实施例中，利用模型参考自适应方式辨识漏感系数的具体实现如图5所示。由图可知，Z_dq为模型参考自适应的参考量，Z_dq ^*为模型参考自适应的可调量，二者的差值经过自适应控制器PI，输出漏感系数σ以及经预设第二关系式转换的定子电感L_s，PI的输出量反馈输入到模型参考自适应的可调量中，形成一个负反馈的闭环控制，使得可调量于参考量的误差趋近于零。当二者误差为零时，则漏感系数σ和定子电感L_s辨识准确。基于预设第一关系式K₁计算得到激磁电感L_m。本发明实施例利用模型参考自适应方式对其感应电机参数进行辨识，使得漏感系数的辨识更加灵活和高效，通过负反馈调节能够自发获得最优的辨识参数，具有较强的鲁棒性。

步骤S403，根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻。详细请参见图1所示实施例的步骤S103，在此不再赘述。

步骤S404，根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。详细请参见图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种感应电机参数辨识方法，如图6所示，方法包括：

步骤S601，获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S602，将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S603，根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻。

具体地，上述步骤S603中，包括：

步骤S6031，根据激磁电感的辨识过程得到辨识后的转子电感。

步骤S6032，将辨识后的转子时间常数和转子电感代入预设转子时间常数公式得到辨识后的转子电阻。

在一具体实施例中，由于转子时间常数T_r及转子电感L_r已辨识，所以，利用预设转子时间常数公式可计算得到转子电阻参数R_r：

步骤S604，根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。详细请参见图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种感应电机参数辨识方法，如图7所示，方法包括：

步骤S701，获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数。详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S702，将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S703，根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻。详细请参见图1所示实施例的步骤S103，在此不再赘述。

步骤S704，根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

具体地，上述步骤S704中，包括：

步骤S7041，获取观测磁链过程的实际定子电阻，以及观测磁链与定子电阻偏差的预设关系式。

本实施例中，假设定子电阻偏差为△R_s，观测的磁链与定子电阻偏差的预设关系式为：

其中，ψ_sα ^*和ψ_sβ ^*分别为定子电阻存在偏差下观测的α轴的定子磁链和β轴的定子磁链，u_sα和i_sα分别为α轴的定子电压和定子电流，u_sβ和i_sβ分别为β轴的定子电压和定子电流，ω_e为定子角频率，R_s为定子电阻。

定子电阻偏差下的转矩方程可以表示为：

其中，T_{e_αβ} ^*为定子电阻存在偏差下观测到的转矩，T_{e_αβ}为实际准确的转矩。

步骤S7042，基于预设关系式和αβ坐标系下的转矩方程，得到包含定子电阻偏差、定子频率和αβ轴的观测转矩的预设第三关系式。

根据观测磁链与定子电阻偏差的预设关系式可知，定子电阻的误差直接影响观测转矩的大小，通过不同定子频率下的观测转矩值，可以直接计算出定子电阻的误差值，从而计算出真实的定子电阻，预设第三关系式为：

其中，△R_s、△T_eαβ和△ω_e分别为定子电阻误差、不同转速下的观测转矩差值和定子频率差，ω_e1和ω_e2分别为改变定子频率后的任意两次不同观测状态下的定子角频率，p_n为极对数，i_s为定子电流合成值。实际应用中，定子角频率和定子频率差由速度传感器测量得到，观测转矩及其误差由转矩公式计算得到，转矩方程中的相关电流，以及定子电流合成值均通过电流传感器测量得到。

步骤S7043，设置不同定子频率，基于预设第三关系式得到定子电阻偏差。

步骤S7044，将观测磁链过程的实际定子电阻与定子电阻偏差求和，得到辨识后的定子电阻。

综上，本发明实施例是从参数辨识自由度的角度，提出一种利用转矩极大值和不同转速下的状态变量的参数辨识策略。其中，转子时间常数的辨识利用了转矩的极大值点，可以在无法知道转矩准确值的场合下，对转子时间常数进行准确的辨识；激磁电感和漏感的辨识则借助dq坐标系下的转矩方程和定子电压方程，利用模型参考自适应方式对其进行辨识，并在定子电阻的收敛下得到其收敛的真实值；定子电阻的辨识则利用定子频率差值来构造新的辨识自由度。本实施例的感应电机参数辨识方法，能够在不需要预先知道任何参数的前提下，辨识所有感应电机运行所需参数，且基本不受开关器件非线性因素的影响，为感应电机全参数的拓展辨识自由度提供了参考思路。

在本实施例中还提供了一种感应电机参数辨识系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的术语“模块”，其可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本发明提供一种感应电机参数辨识系统，如图8所示，系统包括：

目标转子时间常数辨识模块801，用于获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数。

激磁电感和漏感系数辨识模块802，用于将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。

转子电阻辨识模块803，用于根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻。

定子电阻辨识模块804，用于根据转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。本发明基于一种感应电机参数辨识系统，适用于工程应用的感应电机参数辨识策略，为拓展辨识自由度提出了新的思路，在不需要预先知道任何参数的前提下，能够有效辨识所有感应电机运行参数。

本发明实施例还提供一种计算机设备，请参阅图9，图9是本发明可选实施例提供的上述计算机设备的结构示意图，如图9所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图9中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括通信接口30，用于该主控芯片与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器主控芯片或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括：

获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对所述转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数；

将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数；

根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻；

根据所述转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

2.根据权利要求1所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，还包括：对所述αβ坐标系下观测的转矩方程进行预设补偿处理，得到补偿处理后的αβ坐标系下的转矩方程。

3.根据权利要求1所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述dq轴转矩最大值条件为α轴的定子电流和β轴的定子电流相等，则基于dq轴转矩最大值条件对所述转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数的过程，包括：

基于感应电机出厂参数预估转子时间常数的分布范围，并设定转子时间常数最大误差；

对所述转子时间常数的分布范围进行均等划分，基于转子时间常数的大小进行排序标记；

设定α轴的定子电流和β轴的定子电流相等，结合所述排序标记对αβ坐标系下观测的转矩方程依据预设采集方式进行转矩记录，对应得到多个观测转矩，选取最大观测转矩为转子时间常数；

改变感应电机转速后，重复转子时间常数的选取过程，得到多个转子时间常数并其求平均，得到平均转子时间常数，将最大转子时间常数与所述平均转子时间常数做差，得到转子时间常数差值；当所述转子时间常数差值小于设定转子时间常数最大误差时，或当转子时间常数选取过程的重复次数满足预设次数时，停止转子时间常数的选取过程，平均转子时间常数为辨识后的目标转子时间常数。

4.根据权利要求1或3所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数的过程，包括：

预设阻抗模型为d轴和q轴间的阻抗差表达式，并将所述阻抗差表达式作为模型自适应的参考量；

将dq坐标系下的定子电压方程代入所述阻抗差表达式作为模型自适应的可调量；

根据辨识后的目标转子时间常数得到包含激磁电感与转子电感的预设第一关系式，所述预设第一关系式结合预设前提条件得到包含漏感系数、定子电感和转子电感的预设第二关系式，所述预设前提条件为定子电感和转子电感相等；

根据所述模型自适应的参考量、模型自适应的可调量、预设第一关系式和预设第二关系式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数。

5.根据权利要求4所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述模型自适应的参考量、模型自适应的可调量、预设第一关系式和预设第二关系式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数的过程，包括：

将模型自适应的参考量与模型自适应的可调量的差值在自适应控制器的控制下输出漏感系数，并将漏感系数反馈输入到模型自适应的可调量中形成负反馈调节；

通过负反馈调节对漏感系数进行辨识，当模型自适应的可调量与模型自适应的参考量的差值为零时，得到辨识后的漏感系数；

将所述漏感系数代入预设第二关系式得到转子电感，并将所述转子电感代入预设第一关系式得到辨识后的激磁电感。

6.根据权利要求1或5所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻的过程，包括：

根据激磁电感的辨识过程得到辨识后的转子电感；

将辨识后的目标转子时间常数和转子电感代入预设转子时间常数公式得到辨识后的转子电阻。

7.根据权利要求1所述的感应电机参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻的过程，包括：

获取观测磁链过程的实际定子电阻，以及观测磁链与定子电阻偏差的预设关系式；

基于所述预设关系式和αβ坐标系下的转矩方程，得到包含定子电阻偏差、定子频率和αβ轴的观测转矩的预设第三关系式；

设置不同定子频率，基于所述预设第三关系式得到定子电阻偏差；

将观测磁链过程的实际定子电阻与所述定子电阻偏差求和，得到辨识后的定子电阻。

8.一种感应电机参数辨识系统，其特征在于，所述系统包括：

目标转子时间常数辨识模块，用于获取感应电机在αβ坐标系下观测的转矩方程，基于dq轴转矩最大值条件对所述转矩方程进行转子时间常数的参数辨识，得到辨识后的目标转子时间常数；

激磁电感和漏感系数辨识模块，用于将dq坐标系下的定子电压方程代入预设阻抗模型，根据辨识后的目标转子时间常数和预设前提条件，通过模型自适应方式对激磁电感和漏感进行辨识，得到辨识后的激磁电感和漏感系数；

转子电阻辨识模块，用于根据辨识后的目标转子时间常数和辨识后的激磁电感对转子电阻进行辨识，得到辨识后的转子电阻；

定子电阻辨识模块，用于根据所述转矩方程与定子电阻偏差的预设表达式，通过不同定子频率下的定子电阻偏差对定子电阻进行辨识，得到辨识后的定子电阻。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的感应电机参数辨识方法。

10.一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有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的感应电机参数辨识方法。