基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法
【專利摘要】本發明涉及基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法，其包括以下步驟：（1）在上上周期(k-2)Ts和上一周期(k-1)T內分別建立永磁同步電機離散電壓方程；（2）根據步驟（1）得到永磁同步電機的增量形式數學模型；（3）在步驟（2）的基礎上結合模型參考自適應原理建立基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法：u(k-1)=uq(k-1)-uq(k-2)，其中，iq(k)、Lq(k)分別是當前控制周期永磁同步電機定子q軸電流、q軸電感的辨識結果，是iq(k)的估計值，ε(k)是參考模型和可調模型輸出的差，參考電壓的增量(uq(k-1)-uq(k-2))不為零，β為自適應增益，是Ts/Lq(k)的辨識結果。本發明可以廣泛在永磁同步電機電感辨識領域中應用。
【專利說明】基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電機電感辨識算法，特別是關于基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法。
【背景技術】
[0002] 隨著永磁材料性能的不斷提高和完善，永磁電機研究開發經驗的逐步成熟,永磁同步電機向大功率化、高性能和微型化發展。由于采用永磁體提供氣隙磁通，永磁同步電機均具有結構簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高等優點，在高性能伺服控制等領域獲得了廣泛的應用。
[0003]永磁同步電機的高性能應用場合通常需要實現對電磁轉矩的準確快速控制。永磁同步電機的電磁轉矩與電流密切相關。為提高永磁同步電機的電流性能而采用的新穎控制策略如預測控制等等，對電機數學模型及其參數的準確性提出了較高要求。電感是與電流變化速度密切相關的電機參數。電流的高性能控制策略或者參數設計規則往往要使用到電感這一參數。
[0004]采用參數在線辨識方案是獲取電機參數的一種有效手段。目前已有的電機參數辨識方案往往以d、q軸電壓方程為電機數學模型，同時辨識電阻、電感、磁鏈等多個電機參數，使得系統復雜，且通常需要相當大的運算量。在電力傳動進入低成本時代的當前背景下，迫切需要軟硬件開銷少的電機參數在線辨識算法。

【發明內容】

[0005]針對上述問題，本發明的目的是提供能夠大幅減少計算量和降低參數敏感性的基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法。
[0006]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法，其包括以下步驟:1)設置一包括位置傳感器、永磁同步電機、 轉速計算模塊、速度環PI調節器、電流傳感器、求和模塊、坐標變換模塊、電流環PI調節器、 SVPWM模塊、電流環PI調節器和逆變器的永磁同步電機矢量控制系統，其中SVPWM模塊為空間矢量脈寬調制模塊；2)電流傳感器將檢測到的永磁同步電機三相定子電流ia、ib和i。輸入至坐標變換模塊內，對其進行三相/兩相坐標變換，得到兩相靜止坐標系下的電流分量 ia、ie ;3)在坐標變換模塊內，根據接收到的永磁同步電機轉子旋轉過的電角度0，對兩相靜止坐標系下的電流分量i a、i e再進行靜止-旋轉坐標變換，得到兩相同步旋轉dq坐標系下的電流檢測值id、iq ;4)永磁同步電機轉子旋轉過的電角度0輸入至轉速計算模塊內， 對電角度9進行微分，得到轉速反饋值《 ;5)將步驟4)得到的轉速反饋值《與預先給定
的轉速指令值乍為速度環PI調節器的輸入，經過運算處理得到電流指令值6)由步
驟5)得到的電流指令值4預先給定的電流指令值^分別與電流檢測值iq、id比較，比較值分別作為q軸電流環PI調節器、d軸電流環PI調節器的輸入，經過運算處理分別得到q軸電流環PI調節器、d軸電流環PI調節器的輸出參考電壓<、《 7)參考電壓<、湘轉子旋轉過的電角度Θ輸入到SVPWM模塊，SVPWM模塊計算出三相PWM占空比，并將輸出的相應的三相PWM波形輸入到逆變器，由逆變器輸出三相電壓驅動永磁同步電機工作。
[0007]所述步驟3)中，所述本永磁同步電機的定子q軸電感Lq辨識方法包括以下步驟:
(I)在兩相同步旋轉坐標系dq下建立 永磁同步電機的定子d軸、q軸電壓方程:
【權利要求】
1.一種基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法，其包括以下步驟:1)設置一包括位置傳感器、永磁同步電機、轉速計算模塊、速度環PI調節器、電流傳感器、求和模塊、坐標變換模塊、電流環PI調節器、SVPWM模塊、電流環PI調節器和逆變器的永磁同步電機矢量控制系統，其中SVPWM模塊為空間矢量脈寬調制模塊；2)電流傳感器將檢測到的永磁同步電機三相定子電流i。輸入至坐標變換模塊內，對其進行三相/兩相坐標變換，得到兩相靜止坐標系下的電流分量ia、ie ;3)在 坐標變換模塊內，根據接收到的永磁同步電機轉子旋轉過的電角度0，對兩相靜止坐標系下的電流分量ia、ie再進行靜止-旋轉坐標變換，得到兩相同步旋轉dq坐標系下的電流檢測值id、iq ;4)永磁同步電機轉子旋轉過的電角度0輸入至轉速計算模塊內，對電角度0進行微分，得到轉速反饋值《 ;5)將步驟4)得到的轉速反饋值《與預先給定的轉速指令值乍為速度環PI調節器的輸入，經過運算處理得到電流指令值< ;6)由步驟5)得到的電流指令值<、預先給定的電流指令值分別與電流檢測值i,、id 比較，比較值分別作為q軸電流環PI調節器、d軸電流環PI調節器的輸入，經過運算處理分別得到q軸電流環PI調節器、d軸電流環PI調節器的輸出參考電圧<、;7)參考電壓<、和轉子旋轉過的電角度0輸入到SVPWM模塊，SVPWM模塊計算出三相PWM占空比，并將輸出的相應的三相PWM波形輸入到逆變器，由逆變器輸出三相電壓驅動永磁同步電機工作。
2.如權利要求1所述的基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法，其特征在于:所述步驟3)中，所述永磁同步電機的定子q軸電感Lq辨識方法包括以下步驟:(1)在兩相同步旋轉坐標系dq下建立永磁同步電機的定子d軸、q軸電壓方程:ud=Rid+Lddid/dt-wLqiq,uq=Riq+Lqdiq/dt+ wLdid+ w ￥f,其中:ud、uq分別為定子d、q軸電壓，id、iq分別為定子d、q軸電流，R為定子電阻，Ld> Ltl分別為定子d、q軸電感，Vf為永磁體磁鏈，w為轉子轉速；(2)根據所述步驟(1)中定子電壓方程，在上上周期(k_2)Ts和上一周期(k-l)T內分別建立永磁同步電機離散電壓方程:uq(k-2) =R(iq(k-2) +iq(k_l))/2+Lq(iq(k_l)_iq(k_2))/Ts+ oLdid+ w iyf,uq (k-1) =R (iq (k) +iq (k-1)) /2+Lq (iq (k) _iq (k_l)) /Ts+ o Ldid+ w iyf,其中，Ts為控制周期，uq(k-2)、iq(k-2)分別為上上控制周期q軸電壓、電流，uq(k-1)、 iq(k-l)分別為上一控制周期q軸電壓、電流，iq(k)為當前控制周期q軸電流；(3)忽略與轉速相關的電壓項的變化，將步驟(2)中的兩個永磁同步電機離散電壓方程相減，并忽略R的影響，得到永磁同步電機的增量形式數學模型:(^)=2/, (A-1) - Zi (k-2) + f ("q (々-1)' (k-2))；q(4)在所述步驟(3)的永磁同步電機的增量形式數學模型的基礎上結合模型參考自適應原理建立基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法:
3.如權利要求2所述的基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法，其特征在于:所述步驟(3)中，判斷參考電壓增量(Uq(k-1)-U(1 (k-2))的幅值是否超過設定的閾值，如果超過，所述基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法起作用；否貝U，所述基于增量式模型參考自適應的永磁同步電機電感辨識算法不起作用。
【文檔編號】H02P27/08GK103532465SQ201310461579
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】肖曦, 王偉華, 丁有爽 申請人:清華大學