CN109802614A

CN109802614A - 一种永磁同步电机电感参数辨识***和方法

Info

Publication number: CN109802614A
Application number: CN201910000020.1A
Authority: CN
Inventors: 何忠祥; 贾志强; 黎曙; 李成阳; 孙宇飞
Original assignee: Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Current assignee: Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Priority date: 2019-01-01
Filing date: 2019-01-01
Publication date: 2019-05-24
Anticipated expiration: 2039-01-01
Also published as: CN109802614B

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机电感参数辨识***和方法，由电流检测计算环节、交轴电流检测计算环节、滑模变结构位置辨识环节、角度偏差计算环节和电感偏差计算补偿环节组成，永磁同步电机采样得到的三相电流作为输入，滑模变结构位置辨识环节可以得到初步位置辨识结果，角度偏差计算环节可以得到位置辨识稳态偏差，电感偏差计算补偿环节可以根据位置辨识稳态偏差计算出永磁同步电机电感参数偏差，进而得到电机电感参数准确值。

Description

一种永磁同步电机电感参数辨识***和方法

技术领域

本发明属于信号检测领域，具体涉及一种永磁同步电机电感参数辨识***，以及实时在线辨识方法，适于永磁同步电机高性能控制场所，特别适于轮缘推进和集成推进等需要采用无位置传感器控制的领域。

背景技术

随着稀土永磁材料性能的提高和自动控制技术的发展，永磁同步电机以其功率因数高、调速范围宽、易于维护等优点在船用电力推进领域的应用日益广泛。但是，在船舶高湿度、高烟雾的恶劣情况下，旋转变压器等机械式位置传感器降低了永磁同步电机运行可靠性和环境适用性。因此，适用于永磁同步电机的无位置传感器控制技术得到日益广泛的关注。

船用永磁同步电机中高速工况运行时，基于滑模变结构的位置辨识策略以其动态特性好、抗参数摄动强的优点广泛应用。虽然滑模变结构位置辨识策略有较好的鲁棒性，但位置辨识性能仍受电机参数尤其是电感参数准确度的影响。

由于永磁同步电机是一个综合运用电磁学、热学以及机械学的复杂设备，电枢绕组温度变化、铁磁材料的饱和等因素会使引起电机电感参数的变化。

在轮缘推进等需要使用无位置传感器控制技术的领域，电机电感参数偏差会影响位置辨识算法性能，造成推进***功率因数低、带载能力下降等不利因素。为避免因电感参数偏差引起推进***功率因数的降低，必须进行电机参数的在线辨识。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种永磁同步电机电感参数辨识***，根据滑模变结构位置辨识的偏差计算出电机电感参数的偏差，进而得到电机电感真实值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种永磁同步电机电感参数辨识***，包括电机电流检测计算环节，用于输入电机采样得到的三相电流；交轴电流检测计算环节，用于计算电机交轴转矩电流；滑模变结构位置辨识环节，用于计算永磁同步电机位置辨识值，由滑模观测器和锁相环顺序连接而成；角度偏差计算环节，用于计算因电机电感参数偏差引起的角度偏差值，并输入到电感偏差计算补偿环节；电感偏差计算补偿环节，用于计算电感参数的偏差值，根据辨识角度偏差得到电机电感参数真实值；所述的电机电流检测计算环节和交轴电流检测计算环节连接，电机电流检测计算环节连接滑模变结构位置辨识环节，交轴电流检测计算环节连接角度偏差计算环节后连接电感偏差计算补偿环节，同时滑模变结构位置辨识环节连接角度偏差计算环节。

其中，所述的角度偏差计算环节可利用位置传感器实现角度偏差的计算。

本发明的目的之二在于提供一种永磁同步电机电感参数实时在线辨识方法，结合利用滑模变结构位置辨识环节、角度偏差计算环节和电感偏差补偿计算环节实现对电机电感参数的在线辨识，步骤为：

a)，电机电流检测计算环节将从永磁同步电机采样得到的三相电流,经过变换得到滑模变结构位置辨识环节的输入，其中：

b)，电机电流检测计算环节将从永磁同步电机采样得到的三相电流,经过变换得到角度偏差计算环节的输入，其中：

c)，滑模变结构位置辨识环节根据永磁同步电机基频数学模型，利用滑模变结构原理得到电机转子位置辨识值；

d)，角度偏差计算环节利用扰动观察法，增加或者减小位置辨识值，并观测所引起的交轴转矩电流绝对值的变化方向Δi_q，从而决定下一步的控制策略；

e)，电感偏差计算补偿环节根据位置辨识偏差Δθ计算电感参数偏差ΔL_S，进而计算出电感参数真实值

本发明的有益效果是：利用滑模变结构位置辨识算法得到位置辨识初始值，利用角度偏差计算环节可以得到位置辨识偏差稳态值，进而根据位置辨识偏差和电感参数偏差之间的关系得到电感补偿值，获得电机实时电感参数，再利用该参数进行无位置传感器控制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

各附图标记为：1—电机电流检测计算环节，2—交轴电流检测计算环节，3 —滑模变结构位置辨识环节，4—角度偏差计算环节，5—电感偏差计算补偿环节；其中，L_s为未校正的电机电感参数，为校正后的电机电感参数。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1所示，作为第一实施例，本发明公开了一种永磁同步电机电感参数实时在线辨识***，包括顺序连接的电机电流检测计算环节1，用于输入永磁同步电机采样得到的三相电流；交轴电流检测计算环节2，用于计算永磁同步电机交轴转矩电流；滑模变结构位置辨识环节3，用于计算永磁同步电机位置辨识值；角度偏差计算环节4，用于计算因永磁同步电机电感参数偏差引起的角度偏差；还包括电感偏差计算补偿环节5，根据辨识角度偏差得到电机电感参数真实值。

永磁同步电机无位置传感器电感参数实时在线辨识方法的步骤为：

a)，电机电流检测计算环节1将从永磁同步电机采样得到的三相电流,经过变换得到滑模变结构位置辨识环节3的输入，其中

b)，电机电流检测计算环节1将从永磁同步电机采样得到的三相电流,经过变换得到角度偏差计算环节4的输入，其中

c)，滑模变结构位置辨识环节3根据永磁同步电机基频数学模型，利用滑模变结构原理得到电机转子位置辨识值。

d)，角度偏差计算环节4利用扰动观察法，增加或者减小位置辨识值，并观测所引起的交轴转矩电流绝对值的变化方向Δi_q，从而决定下一步的控制策略。

e)，电感偏差计算补偿环节5根据位置辨识偏差Δθ计算电感参数偏差ΔL_S，进而计算出电感参数真实值

作为本发明的第二实施例，与第一实施例的区别在于，所述的电感偏差计算补偿环节4位置变化步长a可设置为与Δi_q有关的线性或非线性函数。

作为本发明的第三实施例，与第一实施例的区别在于，所述的电感偏差计算补偿环节4电流变化量Δi_q可用电磁转矩变化量ΔT_em表示。

作为本发明的第四实施例，与第一实施例的区别在于，所述的角度偏差计算环节4中，若***存在位置传感器，位置辨识偏差可利用直接计算。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种永磁同步电机电感参数辨识***，其特征在于：包括

电机电流检测计算环节（1），用于输入电机采样得到的三相电流；

交轴电流检测计算环节（2），用于计算电机交轴转矩电流；

滑模变结构位置辨识环节（3），用于计算位置辨识值，由滑模观测器和锁相环顺序连接而成；

角度偏差计算环节（4），用于计算因电机电感参数偏差引起的角度偏差值，并输入到电感偏差计算补偿环节（5）；

电感偏差计算补偿环节（5），用于计算电感参数的偏差值，进而得到电机电感参数真实值。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机电感参数辨识***，其特征在于，所述的角度偏差计算环节（4）可利用位置传感器实现角度偏差的计算。

3.一种永磁同步电机电感参数实时在线辨识方法，基于权利要求1所述的永磁同步电机电感参数辨识***，其特征在于，步骤为：

a)，通过电机电流检测计算环节（1）将从永磁同步电机采样得到的三相电流，经过变换得到滑模变结构位置辨识环节（3）的输入：

；

b)，通过电机电流检测计算环节（1）将从永磁同步电机采样得到的三相电流，经过变换得到角度偏差计算环节（4）的输入：

；

c)，滑模变结构位置辨识环节（3）根据永磁同步电机基频数学模型，利用滑模变结构原理得到电机转子位置辨识值；

d)，角度偏差计算环节（4）利用扰动观察法，增加或者减小位置辨识值，并观测所引起的交轴转矩电流绝对值的变化方向，从而决定下一步的控制策略；

e)，电感偏差计算补偿环节（5）根据位置辨识偏差计算电感参数偏差，计算出电感参数真实值。