永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電機控制技術領域，具體設及一種適用于變頻驅動設備的永磁同步電 機交直軸電感自動辨識方法。
【背景技術】
[0002] 在全球節(jié)能減排的大環(huán)境下，永磁同步電機因具備高效率、高功率因數(shù)、高功率密 度等一系列優(yōu)點，而逐步獲得了廣泛應用。目前驅動永磁同步電機的變頻控制器，一般采用 兩種控制方案：無速度傳感器矢量控制/直接轉矩控制與有速度傳感器伺服控制。為了獲 得最佳的控制性能，兩種控制方案均需要精確的電機參數(shù)。其中電機交直軸電感直接決定 電流環(huán)控制參數(shù)，所W如何利用現(xiàn)有變頻驅動設備，實現(xiàn)其自動精確辨識便成了亟需解決 的問題。
[000引 目前一般采用檢測永磁同步電機時間常數(shù)Tg=L?；cTd=Ld化的方式，辨 識交直軸電感L。與Ld。但是由于永磁同步電機的時間常數(shù)一般在數(shù)百微妙至幾十毫秒之 間，W及檢測過程中電機轉子易振蕩等問題的存在；所W在變頻驅動設備載波范圍內，無法 實現(xiàn)交直軸電感的高精度辨識。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種永磁同步電機交 直軸電感自動辨識方法。該方法可W基于變頻驅動設備，在不借助額外機械、電子設備的條 件下，于其載波范圍內實現(xiàn)交直軸電感的高精度自動辨識。
[0005] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0006]提供一種永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法。該方法W永磁同步電機的轉子 初始位置作為兩相靜止坐標系a軸；分別在a軸與P軸上，注入不同幅值的高頻電流信 號或者高頻電壓信號，經過電流環(huán)或者濾波環(huán)節(jié)，確定高頻輸出電壓或者反饋高頻電流；借 助坐標變換與零速磁鏈方程，確定辨識方程，實現(xiàn)電機直軸電感Ld與交軸電感L。的自動辨 識。
[0007] 具體辨識方法如下；
[000引本發(fā)明所述方法，W轉子初始位置作為a軸；分別在a軸與P軸上，注入 不同幅值的正余弦高頻電流信號相、詰、巧與巧，經過電流環(huán)，確定高頻輸出電壓 U置、巧。2、US與f/完；優(yōu)先在a軸上注入較高幅值的高頻電流信號，可W保證電機轉子 位置不變。
[0009]本發(fā)明所述方法，W轉子初始位置作為a軸；分別在a軸與P軸上，注入不同 幅值的正余弦高頻電壓信號w'r、、WiT與Wif，經過濾波環(huán)節(jié)，確定反饋高頻電流 樹、鉛!腳，、您_腳，與嘴1樹；優(yōu)先在a軸上注入較高幅值的高頻電壓信號，可W保證電 機轉子位置不變。
[0010] 本發(fā)明所述方法，依據(jù)公式（1)所示的辨識方程，實現(xiàn)電機直軸電感Ld與交軸電 感L。的自動辨識；
[0011]
【主權項】
1. 一種永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征在于：以永磁同步電機的轉子 初始位置作為兩相靜止坐標系α軸；分別在α軸與β軸上，注入不同幅值的高頻電流信 號或者高頻電壓信號，經過電流環(huán)或者濾波環(huán)節(jié)，確定高頻輸出電壓或者反饋高頻電流；借 助坐標變換與零速磁鏈方程，確定辨識方程，實現(xiàn)電機直軸電感L d與交軸電感L ,的自動辨 識。
2. 如權利要求1所述的永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征在于：所述注 入高頻電流信號與高頻輸出電壓：以轉子初始位置作為α軸；分別在α軸與β軸上，注 入不同幅值的正余弦高頻電流信號/=、/=、/^與/g，經過電流環(huán)，確定高頻輸出電壓 C/=、"=、(6/?與t/g;優(yōu)先在α軸上注入較高幅值的高頻電流信號，可以保證電機轉子 位置不變。
3. 如權利要求1所述的永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征在于：所述注 入高頻電壓信號與反饋高頻電流：以轉子初始位置作為α軸；分別在α軸與β軸上，注入 不同幅值的正余弦高頻電壓信號?/:、與，經過濾波環(huán)節(jié)，確定反饋高頻電 流和、廣"2!^、和與優(yōu)先在α軸上注入較高幅值的高頻電壓信號，可以保 證電機轉子位置不變。
4. 如權利要求1所述的永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征在于：依據(jù)公 式⑴所示的辨識方程，實現(xiàn)電機直軸電感Ld與交軸電感L q的自動辨識；
公式⑴中，<、<2、/^^與^：：%,分別為注入高頻電流信號巧與$或者注入 高頻電壓信號?/Γ與"JT時獲得的d軸與q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈和d軸與q軸反饋高頻電流有 效值，〇、<;、與分別為注入高頻電流信號與O或者注入高頻電壓信 號與時獲得的d軸與q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈和d軸與q軸反饋高頻電流有效值。
5. 如權利要求1或2或3或4所述的永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征 在于：所述零速磁鏈方程：
公式⑵中，/;〗_#(〇、/;;，(〇、與Μ;⑴為反饋高頻電流信號/ij、 與高頻輸出電壓Ui、依據(jù)電機轉子初始位置角9sd的坐標變換值，Rs為電機定子電 阻，為d軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈，為q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈。
6. 如權利要求1或2或3或4所述的永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征 在于：包括以下步驟： ① 在α軸上注入高頻電流信號/=，結合經濾波獲得的反饋高頻電流信號/=_#，通過 電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓或者在α軸上注入高頻電壓信號"：，經過濾波獲得 穩(wěn)態(tài)反饋高頻電流~ ; ② 保持α軸高頻電流信號/=，在β軸上注入小于/=的高頻電流信號/》j，結合經濾 波獲得的反饋高頻電流信號，通過電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓或者保持α 軸高頻電壓信號?/:,在β軸上注入小于?/:的高頻電壓信號經過濾波獲得穩(wěn)態(tài)反 饋高頻電流; ③ 借助坐標變換與零速磁鏈方程，獲得d軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈^、d軸反饋高頻電流有效 值/!Ti與q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈、q軸反饋高頻電流有效值以；!％/ ·， ④ 在α軸上注入高頻電流信號/=，結合經濾波獲得的反饋高頻電流信號/=_#，通過 電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓或者在α軸上注入高頻電壓信號t/:，經過濾波獲得 穩(wěn)態(tài)反饋高頻電流; ⑤ 保持α軸高頻電流信號/=，在β軸上注入小于/:的高頻電流信號/：?，結合經濾 波獲得的反饋高頻電流信號通過電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓"i 2;或者保持α軸 高頻電壓信號i/sf，在β軸上注入小于的高頻電壓信號，經過濾波獲得穩(wěn)態(tài)反饋 高頻電流 ⑥ 借助坐標變換與零速磁鏈方程，獲得d軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈^^d2、d軸反饋高頻電流有效 值以廠/L與q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈Fi2、q軸反饋高頻電流有效值LtSrf ; ⑦ 依據(jù)公式（1)，實現(xiàn)電機直軸電感Ld與交軸電感L ,的自動辨識。
7. 如權利要求5所述的永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法，其特征在于：包括以 下步驟： ① 在α軸上注入高頻電流信號C，結合經濾波獲得的反饋高頻電流信號，通過 電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓或者在α軸上注入高頻電壓信號?/:，經過濾波獲得 穩(wěn)態(tài)反饋高頻電流; ② 保持α軸高頻電流信號/=,在β軸上注入小于/=的高頻電流信號〇結合經濾 波獲得的反饋高頻電流信號，通過電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓Μ? ;或者保持α 軸高頻電壓信號t/:，在β軸上注入小于的高頻電壓信號"：，經過濾波獲得穩(wěn)態(tài)反 饋高頻電流; ③ 借助坐標變換與零速磁鏈方程，獲得d軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈、d軸反饋高頻電流有效 值與q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈、q軸反饋高頻電流有效值巧; ④ 在α軸上注入高頻電流信號/=，結合經濾波獲得的反饋高頻電流信號/=_#，通過 電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓或者在α軸上注入高頻電壓信號[/:，經過濾波獲得 穩(wěn)態(tài)反饋高頻電流; ⑤ 保持α軸高頻電流信號/=，在β軸上注入小于/=的高頻電流信號/^2,結合經濾 波獲得的反饋高頻電流信號，通過電流環(huán)獲得穩(wěn)態(tài)高頻輸出電壓;或者保持α 軸高頻電壓信號，在β軸上注入小于的高頻電壓信號，經過濾波獲得穩(wěn)態(tài)反 饋高頻電流; ⑥ 借助坐標變換與零速磁鏈方程，獲得d軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈^,2、d軸反饋高頻電流有效 值與q軸零速穩(wěn)態(tài)磁鏈、q軸反饋高頻電流有效值; ⑦ 依據(jù)公式（1)，實現(xiàn)電機直軸電感Ld與交軸電感L ,的自動辨識。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁同步電機交直軸電感自動辨識方法。該方法以永磁同步電機的轉子初始位置作為兩相靜止坐標系α軸；分別在α軸與β軸上，注入不同幅值的高頻電流信號或者高頻電壓信號，經過電流環(huán)或者濾波環(huán)節(jié)，確定高頻輸出電壓或者反饋高頻電流；借助坐標變換與零速磁鏈方程，確定辨識方程，實現(xiàn)電機直軸電感Ld與交軸電感Lq的自動辨識。本發(fā)明可以基于變頻驅動設備，在不借助額外機械、電子設備的條件下，于其載波范圍內實現(xiàn)交直軸電感的高精度自動辨識；辨識得到的交直軸電感參數(shù)，可以滿足永磁同步電機高性能控制方案的需求。
【IPC分類】H02P21-14
【公開號】CN104767453
【申請?zhí)枴緾N201510139078
【發(fā)明人】任相強, 林海光
【申請人】歐瑞傳動電氣股份有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月28日