CN104734593A - 永磁同步电机的控制***及定子电阻辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种永磁同步电机的控制***，包括：电流采样模块，采样永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi；第一坐标转换模块，在给定电角度为0时对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi；电流校正模块，根据直轴参考电流I_dref对N个I_di进行电流校正以获得N个直轴电压V_di；补偿模块，对N个V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi；定子电阻辨识模块，根据N个V_comi和N个I_di获得永磁同步电机的定子电阻的阻值。根据本发明的控制***，能够有效消弱噪声的影响，提高定子电阻的辨识精度。本发明还提出一种永磁同步电机的定子电阻辨识方法。

Description

永磁同步电机的控制***及定子电阻辨识方法

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种永磁同步电机的控制***以及一种永磁同步电机的定子电阻辨识方法。

背景技术

在永磁同步电机的调速***中，由于位置传感器会增加***的成本，降低***的可靠性，并且在恶劣的环境下难以使用，所以，无位置传感器的控制方式得到了显著的发展。而在无位置传感器控制***中，位置估计精度是衡量***性能的重要指标。其中，定子电阻的辨识精度直接影响着位置估计的精度。并且在大多数民用控制***中，基于成本考虑，直流电源往往由市电电源直接整流获得，因此，这种直流电源不可避免的存在一定的电压波动。另外，测流传感器作为模拟器件，也存在着温漂、易受干扰等缺陷，因此测量电流必然存在着随机噪声。

为解决上述问题，相关技术中提出了以下几种定子电阻的辨识方法。一是采用直接伏安法，但是该方法虽然考虑到了死区压降、IGBT及二极管的管压降，却没有考虑测流噪声及直流电源电压波动，因此定子电阻的辨识结果中含有随机噪声；二是通过注入两次不同值的直流电，将得到的电流电压值相减，从而抵消IGBT和二极管的压降，从而削弱器件的依赖性，但是依然存在无法消除随机噪声的问题；三是提出了一种在线的电阻估计器，但其算法相对复杂，不易满足工程需要。因此，相关技术中的永磁同步电机的控制***的定子电阻辨识需要进行改进。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术缺陷。

为此，本发明的一个目的在于提出一种永磁同步电机的控制***，能够有效消弱直流电源电压的波动以及测量电流的随机噪声的影响，从而提高定子电阻的辨识精度。

本发明的另一个目的在于提出一种永磁同步电机的定子电阻辨识方法。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出了一种永磁同步电机的控制***，包括：电流采样模块，用于采样所述永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数，采样点数N为大于1的正整数；第一坐标转换模块，用于在给定电角度为0时对N个所述三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi；电流校正模块，用于根据直轴参考电流I_dref和交轴参考电流I_qref分别对N个所述直轴电流I_di和N个所述交轴电流I_qi进行电流校正以获得N个直轴电压V_di和N个交轴电压V_qi；补偿模块，用于对N个所述直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi；定子电阻辨识模块，根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di获得所述永磁同步电机的定子电阻的阻值。

进一步地，所述的永磁同步电机的控制***还包括：第二坐标转换模块，用于在给定电角度为0时对N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述交轴电压V_qi进行坐标转换以获得N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci；逆变模块，用于将N个所述三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得所述永磁同步电机的N个UVW三相电压U_ai、U_bi、U_ci；直流电源模块，用于为所述逆变模块供电。

在本发明的一个实施例中，所述定子电阻辨识模块还包括：根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di，并利用最小二乘线性回归算法获得所述定子电阻的阻值。这样，有效消弱直流电源电压的波动以及测量电流的随机噪声的影响从而提高定子电阻的辨识精度。

具体地，根据以下公式获取所述定子电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}{V}_{\mathrm{comi}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}^2}$

其中，V_comi为所述补偿后的直轴电压和I_di为所述直轴电流。

在本发明的一个具体实施例中，根据以下公式对所述直轴电压V_di进行补偿：

V_comi=V_di+V_dead+V_IGBT

其中，V_comi为所述补偿后的直轴电压，V_di为所述直轴电压，V_dead为所述逆变模块的死区压降，V_IGBT为所述逆变模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT漏极与源极间的压降，V_IGBT根据所述IGBT的伏安特性曲线和流过所述IGBT的电流获取。

由此，考虑IGBT漏极与源极间的压降与电流的非线性变化规律，提高定子电阻辨识精度。

在本发明的一个优选实施例中，所述直轴电流I_di根据所述永磁同步电机的所述三相中U相电流I_Ui获得；所述直轴电压V_di根据所述永磁同步电机的所述三相中U相和V相间的相电压V_UVi以获取；所述直轴电压V_di为所述永磁同步电机的U相和V相之间的相电压V_UVi的1.5倍，所述直轴电流I_di为所述永磁同步电机的U相的电流I_ai；所述定子电阻辨识模块根据N个所述U相和V相间的相电压V_UVi和N个所述U相电流I_ai获得所述定子电阻的阻值。

根据本发明实施例提出的永磁同步电机的控制***，通过电流采样模块采样永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，当给定电角度为0时，第一坐标转换模块对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi，之后，电流校正模块根据直轴参考电流I_dref和交轴参考电流I_qref分别对N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi进行电流校正以获得N个直轴电压V_di和N个交轴电压V_qi，并且，补偿模块对N个直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi，定子电阻辨识模块5根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di获得定子电阻的阻值。由此，本发明实施例的永磁同步电机的控制***能够提高定子电阻辨识精度，并且，通过最小二乘线性回归获取定子电阻的阻值，对测量电流的随机噪声及直流电源电压具有很好的抗扰性。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出了一种永磁同步电机的定子电阻辨识方法，包括以下步骤：S1，采样所述永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数，采样点数N为大于等于1的正整数；S2，在给定电角度为0时，对N个所述三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi；S3，根据直轴参考电流I_dref和交轴参考电流I_qref分别对N个所述直轴电流I_di和N个所述交轴电流I_qi进行电流校正以获得N个直轴电压V_di和N个交轴电压V_qi；S4，对N个所述直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi；S5，根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di获得所述永磁同步电机的定子电阻的阻值。

进一步地，在所述步骤S5之后还包括：在给定电角度为0时，对N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述交轴电压V_qi进行坐标转换以获得N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci；将N个所述三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得所述永磁同步电机的N个三相电压U_i、V_i、W_i。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S5还用于：根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di，并利用最小二乘线性回归算法获得所述定子电阻的阻值。这样，有效消弱直流电源电压的波动以及测量电流的随机噪声的影响，从而提高定子电阻的辨识精度。

具体地，根据以下公式获取所述定子电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}{V}_{\mathrm{comi}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}^2}$

其中，V_comi为所述补偿后的直轴电压，I_di为所述直轴电流。

在本发明的一个具体实施例中，根据以下公式对所述直轴电压V_di进行补偿：

V_comi=V_di+V_dead+V_IGBT

其中，V_comi为补偿后的所述直轴电压，V_di为所述直轴电压，V_dead为逆变模块的死区压降，V_IGBT为逆变模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT漏极与源极间的压降，根据所述IGBT的伏安特性曲线和流过所述IGBT的电流获取。

由此，考虑IGBT漏极与源极间的压降与电流的非线性变化规律，提高定子电阻辨识精度。

在本发明的一个优选实施例中，测量所述永磁同步电机的所述三相中U相电流I_Ui以获得所述直轴电流I_di；测量所述永磁同步电机的所述三相中U相和V相间的相电压V_UVi以获取所述直轴电压V_di；所述直轴电压V_di为所述永磁同步电机的U相和V相之间的相电压V_UVi的1.5倍，所述直轴电流I_di为所述永磁同步电机的U相的电流I_ai；根据N个所述U相和V相间的相电压V_UVi和N个所述U相电流I_ai获得所述定子电阻的阻值。

根据本发明实施例提出的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，通过采样永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，当给定电角度为0时，对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi，之后，根据直轴参考电流I_dref和交轴参考电流I_qref分别对N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi进行电流校正以获得N个直轴电压V_di和N个交轴电压V_qi，并且，对N个直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi，根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di获得定子电阻的阻值。由此，本发明实施例的永磁同步电机的定子电阻辨识方法能够提高定子电阻辨识精度，并且，通过最小二乘线性回归获取定子电阻的阻值，对测量电流的随机噪声及直流电源电压具有很好的抗扰性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的永磁同步电机的控制***的原理示意图；

图2为根据本发明实施例的永磁同步电机的控制***中定子电阻辨识模块的方框示意图；

图3为根据本发明一个具体实施例的永磁同步电机的控制***中直轴电压的波形示意图；

图4为根据本发明实施例的永磁同步电机的控制***中直轴电流的波形示意图；

图5为根据发明一个实施例的永磁同步电机的定子电阻辨识方法的流程图；以及

图6为根据发明另一个实施例的永磁同步电机的定子电阻辨识方法的流程图。

附图标记：

电流采样模块1、第一坐标转换模块2、电流校正模块3、补偿模块4、定子电阻辨识模块5、第二坐标转换模块6、逆变模块7和直流电源模块8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面在描述根据本发明实施例提出的永磁同步电机的控制***以及永磁同步电机的定子电阻辨识方法之前，先来简单介绍一下本发明实施例所采用的基本原理。

根据电工学原理可知：

R=U/I

其中，U为施加在电阻两端的电压，I为流过电阻的电流。

若施加在电阻两端的电压U改变N次，则可以测得N个直流电流值I。若将电压U看成因变量、将电流I看成自变量，显然，这N个施加在电阻两端的电压与N个测量的电流满足线性关系，即可以应用线性回归算法。由此，根据基于最小二乘线性回归算法的原理，即可以辨识出相应的电阻值。

基于以上的基本原理，本发明实施例提出了一种永磁同步电机的控制***以及一种永磁同步电机的定子电阻辨识方法。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的永磁同步电机的控制***以及永磁同步电机的定子电阻辨识方法。

图1为根据本发明实施例的永磁同步电机的控制***的原理示意图。如图1所示，永磁同步电机的控制***包括：电流采样模块1、第一坐标转换模块2、电流校正模块3、补偿模块4和定子电阻辨识模块5。

电流采样模块1用于采样永磁同步电机10的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数，采样点数N为大于1的正整数。具体而言，电流采样模块1可以以预设频率连续采样N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi。

第一坐标转换模块2用于在给定电角度θ_r为0时，对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi。也就是说，第一坐标转换模块2用于将三相静止坐标转换到两相旋转坐标，其中，给定电角度θ_r一直为0，保持永磁同步电机静止不动。

电流校正模块3用于根据直轴参考电流I_dref对N个直轴电流I_di进行电流校正以获得N个直轴电压V_di。具体地，电流校正模块3可以为比例积分调节器，直轴参考电流I_dref与直轴电流I_di的差经过比例积分调节器后得到直轴电压V_di。可以理解的是，给定电角度θ_r一直为0，保持永磁同步电机静止不动，则N个直轴电压V_di和N个直轴电流I_di之间具有近似的线性关系。

补偿模块4用于对N个直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi。

定子电阻辨识模块5根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di获得永磁同步电机10的定子电阻的阻值R。

进一步地，如图1所示，永磁同步电机的控制***还包括：第二坐标转换模块6、逆变模块7和直流电源模块8。

其中，第二坐标转换模块6用于在给定电角度为0时对N个补偿后的直轴电压V_comi和N个交轴电压V_qi进行坐标转换以获得N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci，也就是说，第二坐标转换模块6用于将两相旋转坐标转换到三相静止坐标，N个交轴电压V_qi可以均为0。

逆变模块7用于将N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得永磁同步电机10的N个三相电压U_i、V_i、W_i，具体地，逆变模块7可以采用IPM模块（IntelligentPower Module，智能功率模块）。

直流电源模块8用于为逆变模块7供电，具体而言，直流电源模块8将交流电经二极管或二极管桥整流，并利用滤波器滤波后得到直流电，从而为逆变模块7供电。

在本发明实施例中，在***运行中，给定电角度θ_r一直为0，保持永磁同步电机10静止不动，N个直轴电压V_di和N个直轴电流I_di之间具有近似的线性关系，并且在工程应用中，施加在永磁同步电机10的三相电压通过逆变模块7获得，而逆变模块7本身存在着死区压降和功率管压降，所以，利用补偿模块4对N个直轴电压V_di进行补偿后，N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di之间的关系更加接近于线性。这样，即可利用最小二乘线性回归算法获得定子电阻的阻值R。

进一步地，如图1和图2所示，定子电阻辨识模块5还用于根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di，并利用最小二乘线性回归算法获得定子电阻的阻值。

具体地，可以根据以下公式获取定子电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}{V}_{\mathrm{comi}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}^2}$

其中，V_comi为补偿后的直轴电压，I_di为直轴电流。

在本发明一个实施例中，直轴参考电流I_dref可以为斜坡电流，由此，通过电流校正模块3获得的N个直轴电压V_di为斜坡电压，也可以称为注入电压，并且，根据采样的三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi获得的N个直轴电流I_di也为斜坡电流，也可以称为测量电流，然后，补偿模块4对N个直轴电压V_di进行补偿，N个直轴电流I_di和N个补偿后的直轴电压V_comi输入定子电阻辨识模块5，定子电阻辨识模块5根据最小二乘线性回归算法即可辨识出定子电阻的阻值R。

具体地，可以根据以下公式对所述直轴电压V_di进行补偿：

V_comi=V_di+V_dead+V_IGBT

其中，V_comi为补偿后的直轴电压，V_di为直轴电压，V_dead为逆变模块7的死区压降，V_IGBT为逆变模块7中绝缘栅双极型晶体管IGBT的漏极与源极间的压降，V_IGBT根据IGBT的伏安特性曲线和流过IGBT的电流获取。

一般来说，死区压降V_dead一经设定，在***运行时将不会改变，因此V_dead可为一常量。而V_IGBT在进入饱和之前是变化的，因此，在电流较小时，V_IGBT不能被简单的看作饱和压降值，因此，可以通过所用型号IGBT的伏安特性曲线建立表格，再根据具体的电流大小查表，得到相应型号的IGBT的漏极与源极间的压降。

在本发明的一个具体实施例中，永磁同步电机10可以为一种内埋式永磁同步电机，并且永磁同步电机10的线间电阻R为1.09Ω，d轴电感Ld为8.8mH，q轴电感Lq为14.4mH，反电势系数Ke为17.2V/krpm，极对数poles为2，转动惯量为6.85*10^-4kg.m²。

同时，直轴参考电流I_dref为0～5A的斜坡电流，斜率为0.02A，这样，根据如图1所示的永磁同步电机的控制***，以100Hz的频率采样三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，从而在一定的时间内，获得N个直轴电压V_di和N个直轴电流I_di，分别如图3和图4所示，横坐标为采样点数N，纵坐标单位分别为V和A。

对N个直轴电压V_di进行补偿，根据N个直轴电流I_di和N个补偿后的直轴电压Vcomi，定子电阻辨识模块5基于最小二乘线性回归算法即可辨识出定子电阻的阻值R为0.507，定子电阻的阻值R为相电阻的阻值。而在本实施例中，永磁同步电机10名牌数据给出的是线间电阻，将线间电阻转换为相电阻，即名牌数据的相电阻Rs=1.09/2=0.5045，比较定子电阻的阻值R与名牌数据的相电阻Rs，显然十分接近。

由此可知，尽管图3中的N个直轴电压V_di含有大量噪声，且图4中的N个直轴电流I_di也含有噪声，但是根据本发明实施例的定子电阻辨识模块5获得的定子电阻的阻值R依然有着优异的精度，即对直流电源电压波动及测量电流噪声有着很好的抗扰性，具有较高的辨识精度。

在本发明的一个优选实施例中，直轴电流I_di根据永磁同步电机10的三相中U相电流I_Ui获得；直轴电压V_di根据永磁同步电机10的三相中U相和V相间的相电压V_UVi以获取。其中，直轴电压V_di为永磁同步电机10的U相和V相之间的相电压V_UVi的1.5倍，直轴电流I_di为永磁同步电机10的U相的电流I_ai。由此，定子电阻辨识模块5根据N个U相和V相间的相电压V_UVi和N个U相电流I_ai获得定子电阻的阻值R。

也就是说，由于给定电角度θ_r为0，因此，直轴电压V_di可通过监测永磁同步电机10的UV两相的相电压，并通过低通滤波即相电压V_UVi的1.5倍得到，而直轴电流I_di则可以通过监测U相的相电流得到。

根据本发明实施例提出的永磁同步电机的控制***，通过电流采样模块采样永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，当给定电角度为0时，第一坐标转换模块对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi，之后，电流校正模块根据直轴参考电流I_dref和交轴参考电流I_qref分别对N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi进行电流校正以获得N个直轴电压V_di和N个交轴电压V_qi，并且，补偿模块对N个直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi，定子电阻辨识模块5根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di获得定子电阻的阻值。由此，本发明实施例的永磁同步电机的控制***能够提高定子电阻辨识精度，并且，通过最小二乘线性回归获取定子电阻的阻值，对测量电流的随机噪声及直流电源电压具有很好的抗扰性。

图5为根据本发明一个实施例的永磁同步电机的定子电阻辨识方法的流程图。如图5所示，永磁同步电机的定子电阻辨识方法包括以下步骤：

S1，采样永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数，采样点数N为大于等于1的正整数。

具体而言，可以以预设频率连续采样N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi。

S2，在给定电角度为0时，对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi。

也就是说，将三相静止坐标转换到两相旋转坐标，其中，给定电角度为0。

S3，根据直轴参考电流I_dref对N个直轴电流I_di进行电流校正以获得N个直轴电压V_di。

具体地，直轴参考电流I_dref与直轴电流I_di的差经过比例积分调节器后得到直轴电压V_di。在***运行中，给定电角度θ_r一直为0，保持永磁同步电机静止不动，则N个直轴电压V_di和N个直轴电流I_di之间具有近似的线性关系。

S4，对N个直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi。

具体地，可以根据以下公式对直轴电压V_di进行补偿：

V_comi=V_di+V_dead+V_IGBT

其中，V_comi为补偿后的直轴电压，V_di为直轴电压，V_dead为逆变模块的死区压降，V_IGBT为逆变模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT漏极与源极间的压降，根据IGBT的伏安特性曲线和流过IGBT的电流获取。

一般来说，死区压降V_dead一经设定，在***运行时将不会改变，因此V_dead可为一常量。而V_IGBT在进入饱和之前是变化的，因此，在电流较小时，V_IGBT不能被简单的看作饱和压降值，因此，可以通过所用型号IGBT的伏安特性曲线建立表格，再根据具体的电流大小查表，得到相应型号的IGBT的漏极与源极间的压降。

S5，根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di获得永磁同步电机的定子电阻的阻值。

进一步地，如图6所示，在步骤S5之后还包括：

S6，在给定电角度为0时，对N个补偿后的直轴电压V_comi和N个交轴电压V_qi进行坐标转换以获得N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci。

也就是说，将两相旋转坐标转换到三相静止坐标，其中，给定电角度为0，N个交轴电压V_qi可以均为0。

S7，将N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得所述永磁同步电机的N个三相电压U_i、V_i、W_i。

具体地，通过逆变模块将N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得永磁同步电机10的N个三相电压U_i、V_i、W_i。

在本发明实施例中，在***运行中，给定电角度θ_r一直为0，保持永磁同步电机静止不动，N个直轴电压V_di和N个直轴电流I_di之间具有近似的线性关系，并且在工程应用中，施加在永磁同步电机的三相电压通过逆变模块获得，而逆变模块本身存在着死区压降和功率管压降，所以，对N个直轴电压V_di进行补偿后，N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di之间的关系更加接近于线性。这样，即可利用最小二乘线性回归算法获得定子电阻的阻值R。

具体地，步骤S5还包括：根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di，并利用最小二乘线性回归算法获得定子电阻的阻值。

具体地，可以根据以下公式获取定子电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}{V}_{\mathrm{comi}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}^2}$

其中，V_comi为补偿后的直轴电压，I_di为直轴电流。

在本发明一个实施例中，直轴参考电流I_dref可以为斜坡电流，由此，N个直轴电压V_di为斜坡电压，也可以称为注入电压，并且，根据采样的三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi获得的N个直轴电流I_di也为斜坡电流，也可以称为测量电流，然后，对N个直轴电压V_di进行补偿，根据N个直轴电流I_di和N个补偿后的直轴电压V_comi，并基于最小二乘线性回归算法即可辨识出定子电阻的阻值R。

在本发明的一个优选实施例中，永磁同步电机的定子电阻辨识方法还还包括：测量永磁同步电机的三相中U相电流I_Ui以获得所述直轴电流I_di；测量永磁同步电机的三相中U相和V相间的相电压V_UVi以获取直轴电压V_di。其中，直轴电压V_di为永磁同步电机的U相和V相之间的相电压V_UVi的1.5倍，直轴电流I_di为永磁同步电机的U相的电流I_ai。这样，根据N个U相和V相间的相电压V_UVi和N个U相电流I_ai获得定子电阻的阻值。

也就是说，由于给定电角度θ_r为0，因此，直轴电压V_di可通过监测永磁同步电机10的UV两相的相电压，并通过低通滤波即相电压V_UVi的1.5倍得到，而直轴电流I_di则可以通过监测U相的相电流得到。

根据本发明实施例提出的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，通过采样永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，当给定电角度为0时，对N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi，之后，根据直轴参考电流I_dref和交轴参考电流I_qref分别对N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi进行电流校正以获得N个直轴电压V_di和N个交轴电压V_qi，并且，对N个直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi，根据N个补偿后的直轴电压V_comi和N个直轴电流I_di获得定子电阻的阻值。由此，本发明实施例的永磁同步电机的定子电阻辨识方法能够提高定子电阻辨识精度，并且，通过最小二乘线性回归获取定子电阻的阻值，对测量电流的随机噪声及直流电源电压具有很好的抗扰性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备（如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***）使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，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模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种永磁同步电机的控制***，其特征在于，包括：

电流采样模块，用于采样所述永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数，采样点数N为大于1的正整数；

第一坐标转换模块，用于在给定电角度为0时对N个所述三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi；

电流校正模块，用于根据直轴参考电流I_dref对N个所述直轴电流I_di进行电流校正以获得N个直轴电压V_di；

补偿模块，用于对N个所述直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi；

定子电阻辨识模块，根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di获得所述永磁同步电机的定子电阻的阻值。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，还包括：

第二坐标转换模块，用于在给定电角度为0时对N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个交轴电压V_qi进行坐标转换以获得N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci；

逆变模块，用于将N个所述三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得所述永磁同步电机的N个三相电压U_i、V_i、W_i；

直流电源模块，用于为所述逆变模块供电。

3.如权利要求1所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，所述定子电阻辨识模块还用于：

根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di，并利用最小二乘线性回归算法获得所述定子电阻的阻值。

4.如权利要求3所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，根据以下公式获取所述定子电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}{V}_{\mathrm{comi}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}^2}$

其中，V_comi为所述补偿后的直轴电压和I_di为所述直轴电流。

5.如权利要求1-4任一项所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，根据以下公式对所述直轴电压V_di进行补偿：

V_comi=V_di+V_dead+V_IGBT

其中，V_comi为所述补偿后的直轴电压，V_di为所述直轴电压，V_dead为所述逆变模块的死区压降，V_IGBT为所述逆变模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT的漏极与源极间的压降，V_IGBT根据所述IGBT的伏安特性曲线和流过所述IGBT的电流获取。

6.如权利要求2所述的永磁同步电机的控制***，其特征在于，其中，

所述直轴电流I_di根据所述永磁同步电机的所述三相中U相电流I_Ui获得；

所述直轴电压V_di根据所述永磁同步电机的所述三相中U相和V相间的相电压V_UVi以获取；

所述直轴电压V_di为所述永磁同步电机的U相和V相之间的相电压V_UVi的1.5倍，所述直轴电流I_di为所述永磁同步电机的U相的电流I_ai；

所述定子电阻辨识模块根据N个所述U相和V相间的相电压V_UVi和N个所述U相电流I_ai获得所述定子电阻的阻值。

7.一种永磁同步电机的定子电阻辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采样所述永磁同步电机的N个三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi，其中，i为大于等于1且小于等于N的正整数，采样点数N为大于等于1的正整数；

S2，在给定电角度为0时，对N个所述三相电流I_Ui、I_Vi、I_Wi进行坐标转换以获得N个直轴电流I_di和N个交轴电流I_qi；

S3，根据直轴参考电流I_dref对N个所述直轴电流I_di进行电流校正以获得N个直轴电压V_di；

S4，对N个所述直轴电压V_di进行补偿以获得N个补偿后的直轴电压V_comi；

S5，根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di获得所述永磁同步电机的定子电阻的阻值。

8.如权利要求7所述的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，其特征在于，在所述步骤S5之后还包括：

在给定电角度为0时，对N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个交轴电压V_qi进行坐标转换以获得N个三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci；

将N个所述三相参考电压V_ai、V_bi、V_ci进行功率放大以获得所述永磁同步电机的N个三相电压U_i、V_i、W_i。

9.如权利要求7所述的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：

根据N个所述补偿后的直轴电压V_comi和N个所述直轴电流I_di，并利用最小二乘线性回归算法获得所述定子电阻的阻值。

10.如权利要求9所述的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，其特征在于，根据以下公式获取所述定子电阻的阻值R：

$R=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}{V}_{\mathrm{comi}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{di}}^2}$

其中，V_comi为所述补偿后的直轴电压，I_di为所述直轴电流。

11.如权利要求7-10任一项所述的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，其特征在于，根据以下公式对所述直轴电压V_di进行补偿：

V_comi=V_di+V_dead+V_IGBT

其中，V_comi为补偿后的所述直轴电压，V_di为所述直轴电压，V_dead为逆变模块的死区压降，V_IGBT为逆变模块中绝缘栅双极型晶体管IGBT漏极与源极间的压降，根据所述IGBT的伏安特性曲线和流过所述IGBT的电流获取。

12.如权利要求8所述的永磁同步电机的定子电阻辨识方法，其特征在于，其中，

测量所述永磁同步电机的所述三相中U相电流I_Ui以获得所述直轴电流I_di；

测量所述永磁同步电机的所述三相中U相和V相间的相电压V_UVi以获取所述直轴电压V_di；

所述直轴电压V_di为所述永磁同步电机的U相和V相之间的相电压V_UVi的1.5倍，所述直轴电流I_di为所述永磁同步电机的U相的电流I_ai；

根据N个所述U相和V相间的相电压V_UVi和N个所述U相电流I_ai获得所述定子电阻的阻值。