CN115347827A - 永磁同步电机电阻的辨识方法 - Google Patents

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任明艺
张洪
石泽发
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机电阻的辨识方法，包括：确定电机驱动板上的开关管的死区和压降，并测量得到电机反电动势系数，随电流变化的电机电感，测量电机初始电阻；在电机运行时，根据SVPWM和开关管的死区和压降计算得到电机输入电压；采样电机电流；根据电流得到电机电感；电机控制中会有电机电磁转速；计算反电动势E1；步骤4、计算反电动势E2；利用两种方法计算的反电动势的差值进行PI调节实现电机电阻辨识；本发明能在电机运行时对电阻进行实时辨识。

Description

永磁同步电机电阻的辨识方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，特别是一种永磁同步电机电阻的辨识方法。
背景技术
永磁同步电机大量应用于家电、工业等各领域。目前永磁同步电机控制主要采用无位置传感器的磁场定向控制(FOC)。这种控制方法对电机参数的准确性有较高要求。反电动势一般不发生变化，可以离线测定；电感一般随电流变化，也可以离线测定，控制时用当前电流推算出电感。绕组电阻随温度变化，而电机绕组一般没有温度传感器，所以当电机绕组电阻发生变后，无法直接测量。当前绕组电阻辨识一般是进行离线辨识，无法反映电机温度变化后的电阻，而要在电机运行时进行电阻辨识通常用到模型参考自适应的方法，过于复杂，计算量太大。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种永磁同步电机电阻的辨识方法，本发明能在电机运行时对电阻进行实时辨识。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机电阻的辨识方法，包括以下步骤：
步骤1、确定电机驱动板上的开关管的死区和压降，并测量得到电机反电动势系数KE，随电流变化的电机电感Lq，测量电机初始电阻Rint；
步骤2、在电机运行时，根据SVPWM和开关管的死区和压降计算得到电机输入电压uα，uβ；采样电机电流iα，iβ；根据电流得到电机电感Lq；电机控制中会有电机电磁转速ωe；
步骤3、根据等式
Figure BDA0003820716070000021
和
Figure BDA0003820716070000022
计算反电动势E1，其中，中eα，eβ为反电动势，(Rsiα-ωeLqiβ)和(Rsiβ+ωeLqiα)为绕组电压；
步骤4、根据等式E2＝KEωe计算反电动势E2；
步骤5、构造方程Rs＝Ki∫(E1-E2)dt+Rint，Ki为积分调节系数，Ki可改变电阻辨识速度；
步骤6、重复2-5步实时跟随电阻的变化。
作为本发明的进一步改进，所述步骤5还包括：
为加快辨识速度，通过PI调节得到电阻辨识值Rs＝Kp(E1-E2)+Ki∫(E1-E2)dt+Rint，其中，Kp为比例调节系数，使电阻Rs收敛至电阻的实际值，达到电阻辨识的效果，Kp和Ki根据实际辨识速度和震荡情况进行调整。
本发明的有益效果是：
本发明利用反电动势，绕组电压，输入电压的关系来辨识电机电阻；以及利用反电动势系数，输入电压，电机电感，电机电流和电机电磁转速来实时辨识电机电阻，然后利用两种方法计算的反电动势的差值进行PI调节实现电机电阻辨识，具有计算量小的特点。
附图说明
图1为本发明实施例永磁同步电机电阻辨识的控制***框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种永磁同步电机电阻的辨识方法，包括：
当永磁同步电机运行时，会产生反电动势，反电动势加上在电机绕组上的电压就等于电机的输入电压，E＝U-Us，U为输入电压，Us为绕组上电压，E为反电动势。因此可通过输入电压、绕组电压计算得到反电动势。反电动势也可以通过电机反电动势系数和电机电磁转速计算得到。理论上，当电机参数都准确时，两种计算得到的反电动势相等，但当电阻发生变化后，利用输入电压和绕组电压计算得到反电动势会发生变化，从而导致两种方法出现差值，利用差值可以修正电阻。
输入电压可通过SVPWM得到，但考虑到开关管的死区和压降，需要对这部分电压进行补偿；绕组电压包含两部分，Us＝Ur+Ul分别是电阻上的电压和电感上的电压，电感上的电压可根据电感量、转速和电流得到。电感量一般随电流变化，可预先测定，根据电阻和电流可以计算出电阻上电压。从而计算出反电动势。反电动势还可通过转速和反电动势系数计算得到，两种计算的差值就可以用来修正电阻。
具体包括以下步骤：
1、永磁同步电机在静止坐标系下的电压方程为
Figure BDA0003820716070000031
根据静止坐标系的特点可假设
Figure BDA0003820716070000032
来化简微分项，带入上面等式得到
Figure BDA0003820716070000033
其中eα，eβ为反电动势，uα，uβ为输入电压，(Rsiα-ωeLqiβ)和(Rsiβ+ωeLqiα)为绕组电压。
2、在电机运行时，可根据SVPWM和开关管的死区和压降得到输入电压uα，uβ，采样电流得到iα，iβ，电压和电流均根据常规方法采样计算和坐标变换得到。运行时通过电机控制算法可得到电机电磁转速ωe，并设定一个电机电阻Rs，就可以计算出反电动势eα，eβ。
3、计算反电动势的幅值大小
Figure BDA0003820716070000041
再根据反电动势系数KE和电机电磁转速ωe，也可计算反电动势幅值大小E2＝KEωe。
4、当Rs偏小时，E1会偏大，当Rs偏大时，E1会偏小，当Rs合适时E1和E2相等。可构造方程Rs＝Ki∫(E1-E2)dt+Rint，Ki为积分系数，调整系数可改变电阻辨识速度；Rint为电阻初值，一般采用在常温下测量得到的电阻值。
5、为加快辨识速度可改为PI调节Rs＝Kp(E1-E2)+Ki∫(E1-E2)dt+Rint，可使电阻Rs收敛至电阻的实际值，达到电阻辨识的效果。Kp和Ki根据实际辨识速度和震荡情况调整。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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 (2)

1.一种永磁同步电机电阻的辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、确定电机驱动板上的开关管的死区和压降，并测量得到电机反电动势系数KE，随电流变化的电机电感Lq，测量电机初始电阻Rint；
步骤2、在电机运行时，根据SVPWM和开关管的死区和压降计算得到电机输入电压uα，uβ；采样电机电流iα，iβ；根据电流得到电机电感Lq；电机控制中会有电机电磁转速ωe；
步骤3、根据等式
Figure FDA0003820716060000011
和
Figure FDA0003820716060000012
计算反电动势E1，其中，中eα，eβ为反电动势，(Rsiα-ωeLqiβ)和(Rsiβ+ωeLqiα)为绕组电压；
步骤4、根据等式E2＝KEωe计算反电动势E2；
步骤5、构造方程Rs＝Ki∫(E1-E2)dt+Rint，Ki为积分调节系数，Ki可改变电阻辨识速度；
步骤6、重复2-5步实时跟随电阻的变化。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机电阻的辨识方法，其特征在于，所述步骤5还包括：
为加快辨识速度，通过PI调节得到电阻辨识值Rs＝Kp(E1-E2)+Ki∫(E1-E2)dt+Rint,其中，Kp为比例调节系数，使电阻Rs收敛至电阻的实际值，达到电阻辨识的效果，Kp和Ki根据实际辨识速度和震荡情况进行调整。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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