本發明涉及汽車技術領域,尤其涉及一種內嵌式永磁同步電機的參數估計方法及裝置。
背景技術:
永磁同步電機由于具有功率密度高、轉動慣量低、效率高等優點而被廣泛地應用于高性能運動控制的應用場合。近年來電動汽車發展非常迅速,而永磁同步電機由于以上優點而在這一領域得到了廣泛的應用。
隨著全世界對能源問題的日益重視,電機控制器往高效率、高控制性能和高可靠性的發展成為一種趨勢。對于永磁同步電機控制器而言,要想實現高效率、高控制性能,就需要對被控電機的參數有一個全面和準確的了解。由于永磁同步電機的參數會隨著運行工況和環境的不同而不同,所以其電機參數的辨識便成了一個難題。
各種電機參數辨識的方法大體上可以分為兩類,一類是離線測量,另一類是基于算法進行在線測量。離線測量或通過對電機模型進行有限元分析獲取參數,或對電機參數進行離線測量的方法獲取參數,或在電機靜止時通以電壓脈沖并觀察其電流響應獲取參數,或在電機穩態運行時,采用定子靜態坐標系和轉子坐標系的轉換獲取參數。不論采用上述何種方式獲取的參數,離線測量都是最終通過把離線獲取的參數存儲在一張表中,當電機進行常規運行時,通過查表獲得該工況下的電機參數。然而,離線測量的參數都有一定的局限性,要么電機參數在特定環境下獲取,要么只是對電機參數中的一個子集進行了辨識,或者其辨識的參數對轉子位置的誤差不敏感。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題在于,提供一種準確度和穩定性均較高的內嵌式永磁同步電機的參數估計方法及裝置。
為了解決上述技術問題,本發明提供一種內嵌式永磁同步電機的參數估計方法,包括:
步驟S1,根據定子繞組溫度查詢定子繞組電阻隨溫度變化的表格,獲得對應的定子繞組電阻,根據轉子溫度估算值查詢轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格,獲得對應的轉子永磁磁鏈;
步驟S2,將步驟S1獲得的定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈作為內嵌式永磁同步電機狀態方程的參數,采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識。
其中,所述步驟S1還包括:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱,將其三相線引出,在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔進行定子繞組電阻測量;
分別將各測量溫度對應的定子繞組電阻測量值減去引出線本身的電阻值,得到定子繞組兩相之間的電阻值;
將定子繞組兩相之間的電阻值除以2,得到各測量溫度對應的定子繞組電阻值,并制成定子繞組電阻隨溫度變化的表格。
其中,所述步驟S1還包括:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱并空載運行;
在設定的轉速范圍內,按設定的轉速間隔,測量各轉速下電機電壓的線峰峰值;
在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔,測量同一溫度、不同轉速下電機電壓的線峰峰值;
根據測量獲得的電機電壓的線峰峰值計算同一溫度、不同轉速下的永磁磁鏈值,并求其平均值,獲得該溫度對應的永磁磁鏈;
將不同溫度下的永磁磁鏈制成隨溫度變化的表格。
其中,所述內嵌式永磁同步電機狀態方程中包括定子繞組的直軸電壓和交軸電壓,以及定子繞組的直軸電流和交軸電流,所述定子繞組的直軸電壓和交軸電壓的獲取方式是:
計算兩相靜止坐標系下的電壓值;
將所述兩相靜止坐標系下的電壓值通過Park坐標變換,獲得兩相旋轉坐標系下的電壓值,作為所述定子繞組的直軸電壓和交軸電壓;
所述定子繞組的直軸電流和交軸電流的獲取方式是:
把測量的三相電流進行Clarke變換,獲得兩相靜止坐標系下的電流值;
將所述兩相靜止坐標系下的電流值通過Park坐標變換,獲得兩相旋轉坐標系下的電流值,作為所述定子繞組的直軸電流和交軸電流。
其中,所述步驟S2還包括:
計算直軸電感和交軸電感的初始靜態值,并將所述初始靜態值作為采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識時的初始值。
其中,所述計算直軸電感和交軸電感的初始靜態值,具體包括:
通過LCR測試儀測量內嵌式永磁同步電機U、V兩相的電感最大值與電感最小值、V、W兩相的電感最大值與電感最小值以及U、W兩相的電感最大值與電感最小值;
分別對電感最大值、電感最小值求平均值;
將電感最小值的平均值除以2,獲得直軸電感的初始靜態值,將電感最大值的平均值除以2,獲得交軸電感的初始靜態值。
其中,所述步驟S1中分別根據定子繞組溫度、轉子溫度估算值查詢所述表格是按第一周期周期性地進行,所述步驟S2中采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識是按第二周期周期性地進行,所述第一周期大于所述第二周期。
其中,所述遞歸最小二乘法中遺忘因子的取值范圍是(0.95,1)。
本發明還提供一種內嵌式永磁同步電機的參數估計裝置,包括:
查表單元,分別用于根據定子繞組溫度查詢定子繞組電阻隨溫度變化的表格,獲得對應的定子繞組電阻,以及根據轉子溫度估算值查詢轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格,獲得對應的轉子永磁磁鏈;
辨識單元,用于將所述查表單元獲得的定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈作為內嵌式永磁同步電機狀態方程的參數,采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識。
其中,所述查表單元還包括第一獲取單元,用于獲取定子繞組電阻隨溫度變化的表格,其獲取方式是:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱,將其三相線引出,在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔進行定子繞組電阻測量;
分別將各測量溫度對應的定子繞組電阻測量值減去引出線本身的電阻值,得到定子繞組兩相之間的電阻值;
將定子繞組兩相之間的電阻值除以2,得到各測量溫度對應的定子繞組電阻值,并制成定子繞組電阻隨溫度變化的表格;
所述查表單元還包括第二獲取單元,用于獲取轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格,其獲取方式是:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱并空載運行;
在設定的轉速范圍內,按設定的轉速間隔,測量各轉速下電機電壓的線峰峰值;
在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔,測量同一溫度、不同轉速下電機電壓的線峰峰值;
根據測量獲得的電機電壓的線峰峰值計算同一溫度、不同轉速下的永磁磁鏈值,并求其平均值,獲得該溫度對應的永磁磁鏈;
將不同溫度下的永磁磁鏈制成隨溫度變化的表格。
其中,所述內嵌式永磁同步電機狀態方程中包括定子繞組的直軸電壓和交軸電壓,以及定子繞組的直軸電流和交軸電流,
所述辨識單元包括電壓獲取模塊和電流獲取模塊,所述電壓獲取模塊用于獲取定子繞組的直軸電壓和交軸電壓,其獲取方式是:
計算兩相靜止坐標系下的電壓值;
將所述兩相靜止坐標系下的電壓值所述通過Park坐標變換獲得兩相旋轉坐標系下的電壓值,作為所述定子繞組的直軸電壓和交軸電壓;
所述電流獲取模塊用于獲取定子繞組的直軸電流和交軸電流,其獲取方式是:
把測量的三相電流進行Clarke變換,獲得兩相靜止坐標系下的電流值;
將所述兩相靜止坐標系下的電流值通過Park坐標變換,獲得兩相旋轉坐標系下的電流值,作為所述定子繞組的直軸電流和交軸電流。
其中,所述辨識單元包括初始值模塊,所述初始值模塊還用于計算直軸電感和交軸電感的初始靜態值,所述初始靜態值為采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識時的初始值;
所述計算直軸電感和交軸電感的初始靜態值的具體方式是:
通過LCR測試儀測量內嵌式永磁同步電機U、V兩相的電感最大值與電感最小值、V、W兩相的電感最大值與電感最小值以及U、W兩相的電感最大值與電感最小值;
分別對電感最大值、電感最小值求平均值;
將電感最小值的平均值除以2,獲得直軸電感的初始靜態值,將電感最大值的平均值除以2,獲得交軸電感的初始靜態值。
其中,所述查表單元分別根據定子繞組溫度、轉子溫度估算值查詢所述表格是按第一周期周期性地進行,所述辨識單元采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識是按第二周期周期性地進行,所述第一周期大于所述第二周期。
實施本發明所帶來的有益效果是:本發明一方面對定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈進行在線估計,采用查表的方法,另一方面對直軸電感和交軸電感進行在線估計,采用遞歸最小二乘法實現,并把對定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈查表的結果作為遞歸最小二乘法的既定參數,從而可以根據實時工況變化,準確度和穩定度均較高,且能減小算法執行時間,更易于在實際中應用。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例一一種內嵌式永磁同步電機的參數估計方法的流程示意圖。
圖2是本發明實施例一一種內嵌式永磁同步電機的參數估計方法的原理架構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明實施例進行詳細說明。
請參照圖1所示,本發明實施例一提供一種內嵌式永磁同步電機的參數估計方法,包括:
步驟S1,根據定子繞組溫度查詢定子繞組電阻隨溫度變化的表格,獲得對應的定子繞組電阻,根據轉子溫度估算值查詢轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格,獲得對應的轉子永磁磁鏈;
步驟S2,將步驟S1獲得的定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈作為內嵌式永磁同步電機狀態方程的參數,采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識。
以下對各步驟進行具體說明。
本發明所針對的是內嵌式永磁同步電機,其直軸(d軸)電感和交軸(q軸)電感不相等,在進行電機參數辨識時,相比表面式永磁同步電機需要多辨識一個電感參數,從而大大增加了辨識難度。
內嵌式永磁同步電機的電機參數包含定子繞組電阻、永磁磁鏈、d軸電感和q軸電感。這些電機參數并不是恒定不變的,而是隨著內嵌式永磁同步電機內部的定子繞組溫度、轉子永磁體溫度、電機負載大小和電機轉子磁飽和程度的變化而變化。這些影響因素對電機參數的作用也各有不同:對于定子電阻和永磁磁鏈,主要分別受定子繞組溫度和轉子永磁體溫度的影響;對于d軸電感和q軸電感,主要受電機負載大小和電機轉子磁飽和程度的影響。由于溫度的提高是由于熱量的積累所致,其變化是緩慢漸進的;而電機負載的大小體現為負載電流的變化,電機轉子飽和程度也因負載電流過大引起,因此,其變化速率可以非常高。因此,根據現實中可能的變化速率快慢程度,本發明將四個電機參數分為兩組,第一組即是定子繞組電阻和永磁磁鏈,實際辨識時,實時性要求不高,所以以較低的辨識頻率進行辨識即可;第二組是d軸電感和q軸電感,實際辨識時,需要有很高的實時性,所以需要較高的辨識頻率才能保證辨識結果的正確性。
步驟S1包括對定子繞組電阻和永磁磁鏈的離線測量。由于定子電阻和永磁磁鏈的離線測量比較簡單,所以采用離線測量獲取數據,提煉數據分別制成這兩個電機參數隨溫度變化的表格。實際應用時,通過查表,即可得出相對應的參數值。
(一)對定子繞組電阻離線測量
將被測內嵌式永磁同步電機置于溫箱,將其三相線引出,在溫箱-40℃至150℃溫度范圍內,每10℃為間隔進行一次定子繞組電阻測量,將測得的數據最后制成一張定子繞組電阻隨溫度變化的表格。
由于電機置于溫箱中,所以實際是從三相引出線進行測量。測試結果需減去引出線本身的電阻值才是兩相之間的電阻。而后定子相電阻=兩相之間的電阻/2。
測試時采用微電阻計進行測試,可以測到0.01mΩ的精度,滿足需求。
由此,步驟S1還包括:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱,將其三相線引出,在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔進行定子繞組電阻測量;
分別將各測量溫度對應的定子繞組電阻測量值減去引出線本身的電阻值,得到定子繞組兩相之間的電阻值;
將定子繞組兩相之間的電阻值除以2,得到各測量溫度對應的定子繞組電阻值,并制成定子繞組電阻隨溫度變化的表格。
(二)對永磁磁鏈的離線測量
將被測內嵌式永磁同步電機空載,且置于溫箱。使用測功機帶動被測內嵌式永磁同步電機空載運行在以下轉速和溫度點:將溫箱設置在-40℃至150℃溫度范圍內,每10℃為間隔;將轉速設置在1000rpm(轉/分鐘)至12000rpm(轉/分鐘)范圍內,每1000rpm為間隔進行。
(1)將溫箱溫度設置在20℃下時,在1000rpm-12000rpm轉速下,每間隔1000rpm,采用示波器測得各轉速下電機電壓的線峰峰值。
(2)將溫箱溫度設為在-40℃至150℃溫度范圍內以10℃為間隔變化,重復步驟(1),即測量同一溫度、不同轉速下電機電壓的線峰峰值。
(3)根據示波器測得的電壓線峰峰值,按以下公式計算:
其中,n是電機轉速(rpm);p是電機極對數;Vlp-p是電機的線峰峰值,通過示波器測得;ψm即是永磁磁鏈。
(4)將同一溫度,不同轉速下的永磁磁鏈值進行求平均值,該平均值即是該溫度所對應的永磁磁鏈。
(5)將不同溫度下的永磁磁鏈制成一張隨溫度變化的表格。
(6)由于一般情況下,溫度傳感器安裝在定子上,而不是轉子上,而定子溫度和轉子溫度有一定的差異。所以,需要根據定子溫度、電壓、電流等信號對轉子溫度進行估算。
(7)將數據制成表格后,在實際應用中,永磁磁鏈根據轉子溫度估算值查表而得。
由此,步驟S1還包括:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱并空載運行;
在設定的轉速范圍內,按設定的轉速間隔,測量各轉速下電機電壓的線峰峰值;
在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔,測量各轉速下電機電壓的線峰峰值;
根據測量獲得的電機電壓的線峰峰值計算同一溫度、不同轉速下的永磁磁鏈值,并求其平均值,獲得該溫度對應的永磁磁鏈;
將不同溫度下的永磁磁鏈制成隨溫度變化的表格。
獲得定子繞組電阻、轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格后,即可分別根據定子繞組溫度、轉子溫度估算值查詢這兩個表格,得到該溫度對應的定子繞組電阻和該轉子溫度估算值對應的轉子永磁磁鏈。
需要說明的是,步驟S1的查表是周期性地進行,本實施例設為第一周期,具體為10毫秒,即每10毫秒執行一次查表。
內嵌式永磁同步電機處于靜態不運行時,其電感可以通過LCR測試儀測得。但由于d軸電感和q軸電感主要受電機負載大小和電機轉子磁飽和程度的影響,而當電機帶載運行時,不能再使用LCR測試儀進行測量,而是需要采用辨識算法對其進行辨識。因此,對內嵌式永磁同步電機d軸電感和q軸電感的辨識可以分為兩步:第一步,即用LCR測試儀測量并計算初始靜態值;第二步,即是采用RLS算法進行辨識。
計算d軸電感和q軸電感的初始靜態值的作用在于:在采用遞歸最小二乘法進行電感值估算時,需要設置初始值,而初始靜態電感值則是估算電感時的初始值。
使用LCR測試儀測量和計算內嵌式永磁同步電機的d軸電感和q軸電感的初始靜態值的步驟如下:
(1)將內嵌式永磁同步電機置于地上,把LCR測試儀連到電機端蓋盒的U、V兩相上;
(2)使用扭力扳手緩緩轉動電機軸;
(3)讀取LCR測試儀測得的電感最大值Lmax(uv)與電感最小值Lmin(uv);
(4)把LCR測試儀連到V、W相上或者U、W相上,重復步驟(2)和(3),分別讀取出Lmax(vw)、Lmin(vw)和Lmax(uw)、Lmin(uw);
(5)將Lmax和Lmin分別取平均,即:
Lmax=(Lmax(uv)+Lmax(vw)+Lmax(uw))/3;
Lmin=(Lmin(uv)+Lmin(vw)+Lmin(uw))/3;
(6)計算Lmax和Lmin
根據d軸電感和q軸電感的原理,可知d軸電感初始靜態值Ld0=Lmin/2,q軸電感初始靜態值Lq0=Lmax/2。
內嵌式永磁同步電機的參數辨識的包含兩點:
(一)構建一個滿秩的辨識模型
由系統辨識理論可知,當辨識算法時基于欠秩的模型時,僅依靠一組輸入/輸出狀態數據,無法保證辨識結果正確收斂于實際值。內嵌式永磁同步電機的參數有4個(定子電阻、永磁磁鏈、d軸電感和q軸電感),而如下所示的永磁同步電機穩態方程的秩為2。
Vd=Rs·id-ωe·Lq·iq
Vq=Rs·iq+ωe·Ld·id+ωe·ψm
現應用在永磁同步電機參數辨識技術里的系統辨識算法盡管多樣,如遞歸最小二乘法(RLS),模型參考自適應系統(MRAS),擴展卡爾曼濾波算法(EKF)和神經網絡(NN)技術等,但這都只是實現方式,不是核心所在。只有設計一個滿秩的辨識模型,才能保證辨識算法收斂于參數的實際值。
(二)電壓源逆變器VSI輸出電壓的實際有效值計算
由于VSI輸出的電壓為高頻開關量,實際應用中很難直接測出其有效值。在使用電壓值時,需將VSI控制存在的死區時間、管壓降、開關管時間等非線性因素考慮在內。VSI輸出電壓實際有效值的計算直接影響辨識結果的精度。低速時,VSI控制的非線性會對定子繞組電阻、轉子永磁磁鏈、直軸電感、交軸電感的辨識都產生明顯影響。高速時,VSI控制的非線性仍對定子繞組電阻的辨識產生明顯影響,而對其他三參數的影響減弱。
下面結合圖2所示,分別詳細說明如何實現以上兩點內容。
關于構建一個滿秩的辨識模型:
內嵌式永磁同步電機的參數有4個(定子電阻、永磁磁鏈、d軸電感和q軸電感),根據電機參數主要影響因子動態變化的快慢,將四個待辨識參數分為兩類:
第一類:電機直軸電感、電機交軸電感;
第二類:定子繞組電阻、轉子永磁磁鏈;
電機直軸電感和交軸電感主要受電機電氣負載的影響較大,定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈主要受溫度的影響較大,溫度的動態變化比較慢,而電氣負載動態變化快。
因此,本發明采用兩步法對電機參數進行辨識:
首先,如步驟S1所述,根據定子繞組溫度和轉子溫度估算值對定子繞組電阻、轉子永磁磁鏈進行查表,獲得對應的定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈。
然后,將電機狀態方程中的定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈設為查表所得的結果,利用電機狀態方程,采用RLS算法對電機直軸電感、電機交軸電感進行辨識。此辨識算法的執行周期設置為控制器的采樣周期或者開關周期,本實施例設為第二周期,具體為100微秒,即每100微秒執行一次辨識。
采用這種雙速電機參數辨識方法后,有如下優點:
(1)計算量較?。合鄬焖俚腞LS辨識和相對慢速的查表辨識都分別只對兩個參數,運算量相對較??;
(2)軟件架構更合理:定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈的辨識放在慢速查表辨識中,基本不影響高頻任務的順利執行;
(3)方便采用不同方法進行參數辨識:如果因為缺秩,不能構建滿秩方程組,導致參數不能同時全部收斂至正確值,方便暫時只選擇快速RLS對電機直軸電感和交軸電感辨識。
電機定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈通過溫度信號在線查表解決,而此表由隨溫度變化的測量值制成。由于在實際情況下,溫度的變化緩慢,從而電機定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈變化緩慢,而且其執行查表的第一周期為10毫秒,遠遠大于執行快速RLS的第二周期100微秒。電機定子電阻和轉子永磁磁鏈隨實際溫度的變化性,保證了采用快速RLS對電機直軸電感和交軸電感辨識時會更符合真實值;而電機定子電阻和轉子永磁磁鏈隨實際溫度變化時的慢速性,保證了采用快速RLS對電機直軸電感和交軸電感辨識時,由于電機狀態方程短時間內只有兩個電機參數變量,構成一個滿秩方程,從而能輸出穩定的辨識結果。
下面詳細介紹RLS算法在辨識電機直軸電感和交軸電感時的應用。
RLS算法的基本原理如以下公式所述:
θest(k)=θest(k-1)+K(k)·ε(k)
其中,θest為待辨識參數估計值矢量,K為增益矩陣,P為協方差矩陣,Id為單位矩陣,y為系統輸出,為由系統輸入輸出數據構成的信息向量。遺忘因子λ一般取在范圍(0.95,1)之間,即0.95<λ<1。
將以上公式應用于下面的電機狀態方程:
Vd=Rs·id-ωe·Lq·iq
Vq=Rs·iq+ωe·Ld·id+ωe·ψm
其中,Vd是定子繞組的d軸電壓,Vq是定子繞組的q軸電壓,Rs是定子繞組電阻,Ld是定子繞組的d軸電感,Lq是定子繞組的q軸電感,id是定子繞組的d軸電流,iq是定子繞組的q軸電流,ωe是電氣角速度,ψm是永磁磁鏈。
可得:
其中的即為辨識出來的電機直軸電感和電機交軸電感。
關于電壓源逆變器VSI輸出電壓的實際有效值計算:
由于VSI輸出的電壓為高頻開關量,實際應用中很難直接測出其有效值。在使用電壓值時,需將VSI控制存在的死區時間、管壓降、開關管時間等非線性因素考慮在內。因此,電壓實際有效值根據以下因素計算得來:
控制算法輸出的絕緣柵雙極型晶體管IGBT三相上管占空比命令、電機三相電流、直流母線電壓、IGBT開關的死區時間、IGBT開通延遲時間、IGBT關斷延遲時間、IGBT的CE極導通電壓、IGBT的CE極間的導通電阻、二極管的CE極導通電壓、二極管的CE極間的導通電阻、最小占空比設置、最大占空比設置。
通過對以上變量或者參數進行運算,即可計算出兩相靜止坐標系下的電壓值Valpha和Vbeta,再通過Park坐標變換即可得到兩相旋轉坐標系下的電壓值Vd和Vq。此外,通過把直接測量的三相電流Iabc進行Clarke變換,可獲得兩相靜止坐標系下的電流值Ialpha和Ibeta,再通過Park坐標變換即可獲得兩相旋轉坐標系下的電流值id和iq。
將上述獲得的電壓值Vd和Vq、電流值id和iq連同步驟S2獲得的定子繞組電阻、轉子永磁磁鏈代入電機狀態方程,采用RLS算法對電機d軸電感和q軸電感進行辨識。電機d軸電感和q軸電感辨識出來以后,進行濾波,可得到更準確的電感值。
相應于本發明實施一的內嵌式永磁同步電機的參數估計方法,本發明實施例二提供一種內嵌式永磁同步電機的參數估計裝置,包括:
查表單元,分別用于根據定子繞組溫度查詢定子繞組電阻隨溫度變化的表格,獲得對應的定子繞組電阻,以及根據轉子溫度估算值查詢轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格,獲得對應的轉子永磁磁鏈;
辨識單元,用于將所述查表單元獲得的定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈作為內嵌式永磁同步電機狀態方程的參數,采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識。
其中,所述查表單元還包括第一獲取單元,用于獲取定子繞組電阻隨溫度變化的表格,其獲取方式是:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱,將其三相線引出,在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔進行定子繞組電阻測量;
分別將各測量溫度對應的定子繞組電阻測量值減去引出線本身的電阻值,得到定子繞組兩相之間的電阻值;
將定子繞組兩相之間的電阻值除以2,得到各測量溫度對應的定子繞組電阻值,并制成定子繞組電阻隨溫度變化的表格;
所述查表單元還包括第二獲取單元,用于獲取轉子永磁磁鏈隨溫度變化的表格,其獲取方式是:
將內嵌式永磁同步電機置于溫箱并空載運行;
在設定的轉速范圍內,按設定的轉速間隔,測量各轉速下電機電壓的線峰峰值;
在設定的溫度范圍內,按設定的溫度間隔,測量同一溫度、不同轉速下電機電壓的線峰峰值;
根據測量獲得的電機電壓的線峰峰值計算同一溫度、不同轉速下的永磁磁鏈值,并求其平均值,獲得該溫度對應的永磁磁鏈;
將不同溫度下的永磁磁鏈制成隨溫度變化的表格。
其中,所述內嵌式永磁同步電機狀態方程中包括定子繞組的直軸電壓和交軸電壓,以及定子繞組的直軸電流和交軸電流,
所述辨識單元包括電壓獲取模塊和電流獲取模塊,所述電壓獲取模塊用于獲取定子繞組的直軸電壓和交軸電壓,其獲取方式是:
計算兩相靜止坐標系下的電壓值;
將所述兩相靜止坐標系下的電壓值所述通過Park坐標變換獲得兩相旋轉坐標系下的電壓值,作為所述定子繞組的直軸電壓和交軸電壓;
所述電流獲取模塊用于獲取定子繞組的直軸電流和交軸電流,其獲取方式是:
把測量的三相電流進行Clarke變換,獲得兩相靜止坐標系下的電流值;
將所述兩相靜止坐標系下的電流值通過Park坐標變換,獲得兩相旋轉坐標系下的電流值,作為所述定子繞組的直軸電流和交軸電流。
其中,所述辨識單元包括初始值模塊,所述初始值模塊還用于計算直軸電感和交軸電感的初始靜態值,所述初始靜態值為采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識時的初始值;
所述計算直軸電感和交軸電感的初始靜態值的具體方式是:
通過LCR測試儀測量內嵌式永磁同步電機U、V兩相的電感最大值與電感最小值、V、W兩相的電感最大值與電感最小值以及U、W兩相的電感最大值與電感最小值;
分別對電感最大值、電感最小值求平均值;
將電感最小值的平均值除以2,獲得直軸電感的初始靜態值,將電感最大值的平均值除以2,獲得交軸電感的初始靜態值。
其中,所述查表單元分別根據定子繞組溫度、轉子溫度估算值查詢所述表格是按第一周期周期性地進行,所述辨識單元采用遞歸最小二乘法對直軸電感和交軸電感進行辨識是按第二周期周期性地進行,所述第一周期大于所述第二周期。
綜上所述,本發明的有益效果是:本發明一方面對定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈進行在線估計,采用查表的方法,另一方面對直軸電感和交軸電感進行在線估計,采用遞歸最小二乘法實現,并把對定子繞組電阻和轉子永磁磁鏈查表的結果作為遞歸最小二乘法的既定參數,從而可以根據實時工況變化,準確度和穩定度均較高,且能減小算法執行時間,更易于在實際中應用。
以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已,當然不能以此來限定本發明之權利范圍,因此依本發明權利要求所作的等同變化,仍屬本發明所涵蓋的范圍。