[发明专利]电动汽车内嵌式永磁同步电机电感参数矩阵的辨识方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车内嵌式永磁同步电机电感参数矩阵的辨识方法，本方法将以速度控制的第一电机拖动以电流控制的第二电机以相同速度运行，且均以旋转变压器对电机的位置和速度进行测量，第二电机电流环d、q轴电流指令给定不同的直流电流信号，然后在d、q轴上注入一定幅度一定频率的交流电压信号，以激励在不同d、q轴电流指令时的电流响应；根据磁路饱和及d、q轴电感交叉耦合效应时的电机电压方程，分别推导出该给定电流点第二电机d、q轴动态电感值和静态电感值，从而由不同的给定电流点得到第二电机的电感参数矩阵。本方法解决了在实际矢量控制中电机模型参数不准确而导致控制性能不佳的问题，确保了电机控制的准确性。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车内嵌式永磁同步电机电感参数矩阵的辨识方法。

背景技术

内嵌式永磁同步电机(IPMSM，Interior Permanent Magnet Surface Motor)通过在电磁转矩中贡献大量的磁阻转矩，具有高效率、弱磁运行频率宽的特点。IPMSM矢量控制的本质是控制扭矩的输出，即控制电流的跟随，是将电机的三相电流分解为在空间旋转的正交d、q轴电流，并分别对d、q轴上的电流进行幅度和相位的控制。其中电机电感参数的准确性，对矢量控制的电流控制性能具有举足轻重的作用。一般电机控制中电流环使用比例积分控制器，并利用前馈控制器补偿耦合电压的影响，此时比例积分控制器的比例增益由电机电感参数决定，比例积分控制器的积分增益由电机相电阻参数决定。相电阻的辨识采用常规的直流法测试，即在电机一相绕组中通入两次不同的直流电，并记录两次该相绕组两端的电压和电流，采用欧姆定律计算电阻值，通两次通入直流电的方法可以较大程度减弱死区对辨识精度的影响。

而IPMSM的d、q轴电感参数随d、q轴电流分量的大小具有交叉耦合变化的特点，即d轴电感不仅随d轴电流的大小而不同，而且d轴电感大小也受q轴电流的耦合效应影响，同时，q轴电感不仅随q轴电流的大小而不同，而且q轴电感大小也受d轴电流的耦合效应影响，最终的交叉耦合效应形成了电感对d、q轴电流的参数矩阵，在空间表现为电感对d、q轴电流的曲面立体图。

现有的d、q轴电感辨识方法有静止型脉冲电压注入法，在做静止型脉冲电压注入法时，须辨识当前d轴的位置，即转子磁N极位置。采取的办法是按预先设定的角度步长值，遍历电机转子一周360°位置，在每个增量位置打入脉冲电压信号，直至电流上升最快时的位置角度，再以此角度为参考，在其左右分别打入电压脉冲，寻找d轴电流上升最快的角度，即为当前d轴位置角度。

静止型脉冲电压注入法的原理如下：当辨识d轴电感时，在上述辨识的d轴位置上打入合适电压幅度的脉冲，令其作用一段时间，检测d轴响应电流，记录打入电压的幅度和作用时间，根据辨识算法进行d轴电感的计算。当辨识q轴电感时，在q轴上打入合适电压幅度的脉冲，令其作用一段时间，检测q轴响应电流，记录打入电压的幅度和作用时间，根据辨识算法进行q轴电感的计算。

下面以对d轴电感辨识为例，对这种方法予以详细描述，考虑电机d、q轴电压模型：

其中，u_d、i_d、u_q、i_q为d、q轴电压和电流，R_s、L_d、L_q为电机相电阻和d、q轴电感，ω_e、为电角速度和d、q轴磁链。静止时在d、q轴注入脉冲电压时，d、q轴电压模型变为：

在一个采样周期内离散化，由式(3)和式(4)得到：