[发明专利]基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，尤其涉及基于准比例谐振的永磁同步电机电感参数辨识技术。

背景技术

与传统感应电机相比，永磁同步电机由定子绕组和永磁体转子构成，具有结构简单、运行可靠、高功率密度以及良好的调速性能等优点。永磁同步电机驱动系统中，为增强变频器的通用性，需要在电机运行前获得电机电感、电阻等电机参数以实现控制器PI参数自整定进而优化电机控制策略，实现优良的抗负载扰动性能和动态响应能力。

针对无速度传感器矢量控制系统，须依赖电机参数来完成磁通或是速度的估算以及控制器参数的设计，因此准确的获得电机参数对于矢量控制系统而言具有重要意义。在磁场定向的矢量控制系统中，电流环是电机调速系统中响应最快的环节，其控制参数的优劣将直接影响到控制系统的性能，根据经典控制理论方法对电流环控制器进行设计时依赖电机的定子参数即定子电阻、电感。可见，电机定子参数辨识结果影响控制器控制性能的好坏。同样，速度控制器的参数同样也受到电流环参数整定的结果。在直接转矩控制系统中，需要将电磁转矩与定子磁链矢量作为控制变量，通过滞环比较方法控制转矩和磁链的偏差，因而依赖电机参数定子磁链的准确估计对于直接转矩控制系统十分重要。

随着永磁同步电机调速控制系统应用范围越来越广泛，对变频控制器的通用性的要求越来越强烈，能够对不同电机的参数进行辨识，进而对控制器参数进行自整定已成为变频控制器的发展趋势。

通常情况下，通过向电机注入高频信号，依据电机高频等效模型，分析高频电压信号与电流信号幅值间的关系，可辨识出电机电感参数。但由于不同电机对应的电感参数不同，若采用电压注入法辨识电感参数，因电感参数的未知性，容易在辨识过程中出现过流现象。

发明内容

本发明是为了解决电压注入法存在过流的问题，现提供基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统及方法。

基于准比例谐振控制的永磁同步电机电感参数辨识系统，它包括：电压型逆变器、空间矢量脉宽调制单元、三相-静止坐标变换单元、旋转-静止坐标变换单元、两个离散傅里叶分析单元、电感辨识单元、比例积分-准比例谐振控制器和准比例谐振控制器；

采用电流传感器采集永磁同步电机输入端的电流信号，电流传感器的a相定子电流信号输出端连接三相-静止坐标变换单元的a相定子电流信号输入端，电流传感器的c相定子电流信号输出端连接三相-静止坐标变换单元的c相定子电流信号输入端；

三相-静止坐标变换单元的d轴电流反馈信号输出端和q轴电流反馈信号输出端同时连接一个离散傅里叶分析单元的电流反馈信号输入端电流反馈信号输出端；

一个离散傅里叶分析单元的电流基频幅值信号输出端连接电感辨识单元的电流基频幅值信号输入端；

三相-静止坐标变换单元输出的d轴电流反馈信号与d轴电流给定信号作差，获得的差值作为d轴电感辨识下的比例积分-准比例谐振控制器的输入信号；

三相-静止坐标变换单元输出的d轴电流反馈信号与d轴直流偏置信号作差，获得的差值作为q轴电感辨识下的比例积分-准比例谐振控制器的输入信号；

三相-静止坐标变换单元输出的q轴电流反馈信号与q轴给定直流电流信号作差，获得的差值作为d轴电感辨识下的准比例谐振控制器的输入信号；

三相-静止坐标变换单元输出的q轴电流反馈信号与q轴高频交流给定信号作差，获得的差值作为q轴电感辨识下的准比例谐振控制器的输入信号；

比例积分-准比例谐振控制器的d轴电压给定信号输出端同时连接另一个离散傅里叶分析单元的电压给定信号输入端和旋转-静止坐标变换单元的d轴电压给定信号输入端；

准比例谐振控制器的q轴电压给定信号输出端同时连接另一个离散傅里叶分析单元的电压给定信号输入端和旋转-静止坐标变换单元的q轴电压给定信号输入端；

旋转-静止坐标变换单元的α轴电压给定信号输出端连接空间矢量脉宽调制单元的α轴电压给定信号输入端，旋转-静止坐标变换单元的β轴电压给定信号输出端连接空间矢量脉宽调制单元3的β轴电压给定信号输入端；

空间矢量脉宽调制单元中六个功率开关管的状态信号输出端同时连接电压型逆变器的功率开关管状态信号输入端，电压型逆变器的三相电流输出端分别与永磁同步电机的三相电流输入端对应连接；

另一个离散傅里叶分析单元的电压基频幅值信号输出端连接电感辨识单元的电压基频幅值信号输入端；

电感辨识单元还包括以下单元：

采集基频幅值信号频率的单元；

利用电压基频幅值信号和电流基频幅值信号获得电感估计值的单元。