[发明专利]一种结合参数辨识的永磁同步电机高频电压注入控制方法

权利要求书

1.一种结合参数辨识的永磁同步电机高频电压注入控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、在线实时采集永磁同步电机的三相电流；

步骤二、建立永磁同步电机d-q坐标系下的数学模型，并利用递归最小二乘法辨识出该坐标系下的等效电感参数；

步骤三、基于高频电压注入方法，先建立一个估计的旋转坐标系并在轴注入一个高频的正弦信号；将步骤二辨识出的等效电感参数代入闭环控制计算轴与轴的电流；通过滤波提取相应的高频电流分量，从而将电流中的位置信息提取出来。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中建立的永磁同步电机d-q坐标系下的数学模型，具体包括：

对由步骤一中所采集的三相电流依次进行Clark变换与Park变换，并建立如下模型：

式中，i_d、i_q分别为d轴和q轴电流，U_d和U_q为d轴和q轴电压，R_s和L_s为d-q坐标系下的等效电阻和电感，w_e为转子的电角速度，Ψ_f为永磁体磁链；

在i_d＝0的矢量控制方式下，可表示为以下向量相乘的形式：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中利用递归最小二乘法辨识出该坐标系下的等效电感参数，具体包括：

S2.1、给定初始参数值，观测得到m个包含待估计参数的状态方程与m个真实状态值与估计状态值的误差方程，计算m个误差的平方和F：

式中，E表示状态估计值与观测值的误差，Y代表真实观测的状态值向量，X表示状态变量矩阵，θ表示待估计参数矩阵，Xθ为状态估计值向量；

S2.2、通过对上述误差平方和公式求导并令其等于零得到最优的参数估计：其中为θ的估计值，也即待估计的等效电感参数；

S2.3、定义两个新的变量P(m)和P(m+1)：

其中m表示观测方程的个数；

则得到：

P(m+1)＝[P^-1(m)+X^T(m+1)X(m+1)]^-1

＝P(m)-P(m)X^T(m+1)[1+X(m+1)P(m)X^T(m+1)]^-1X(m+1)P(m)；

S2.4、将上述P(m+1)公式代入到S2.2中得到最优的参数估计为：

式中表示在m个观测方程之后得到的参数最优估计值，y(m+1)表示第m+1个观测值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：先建立一个估计的旋转坐标系并在轴注入一个高频的正弦信号，表达式如下：

其中，分别为轴和轴电压，u_in是高频电压的幅值，w_in是高频电压的角频率，t为时间；

静止坐标系下的电感模型和高频激励下的电机模型分别如下所示，其中Ld、Lq分别为d、q轴电感，θ_e是转子的电角度，称为平均电感，称为半差电感；

根据上述两个公式可以得到在估计的旋转同步坐标系中的高频电流表达式，其中是真实转子角度与估计的转子角度的误差；

此坐标系下高频电流表示为以下形式：

对轴高频电流低通滤波消除其中的高频正弦项，表示为：

其中通过令等于0，使转子的估计位置收敛于真实的转子位置。