[发明专利]一种基于电流纹波的电感辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于电流纹波的电感辨识方法，属于永磁同步电机在线参数辨识领域。本发明所提出的辨识技术通过数字控制器中3个连续的控制周期的配合，完成对永磁同步电机控制系统的电流纹波的采样、电流纹波采样结果的处理以及利用电流纹波对电感进行在线辨识。本发明所提出辨识技术利用多次连续采样和最小二乘拟合来提高电流纹波采样的精度，并通过简化的辨识模型来利用电流纹波信息。相比于现有技术，本发明所提出技术不需要对电机注入高频电压或电流信号，从而减小了永磁同步电机控制系统的电流畸变和转矩波动，减小了电机损耗和转子震动。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机在线参数辨识领域，具体涉及一种基于电流纹波的电感辨识方法。

背景技术

在永磁同步电机的诸多控制算法中，譬如各种电流控制算法、最大转矩电流比控制算法、弱磁控制算法、无位置传感器控制算法等，dq同步坐标系的电感值(L_d，L_q)都起着重要作用。为了保证这些控制算法的性能，使用在线参数辨识技术来实时获得准确的L_d，L_q变得尤为关键。

现有的永磁同步电机参数在线辨识技术都使用“以控制周期作为离散周期的dq轴离散电磁方程”作为辨识模型。使用这种辨识模型使得现有辨识技术存在以下问题：由于在d轴和q轴的两个方程中有四个未知参数(d轴电感L_d，q轴电感L_q，电阻R，永磁磁链ψ_f)，所以在进行参数辨识时会遇到辨识模型不满秩的问题。现有技术通过对永磁同步电机注入高频电压或电流信号的方法来解决上述问题。而现有的辨识技术由于需要额外注入高频电压和电流信号，永磁同步电机的控制性能受到影响。额外注入的高频信号会增大永磁同步电机工作过程中的电流畸变和转矩波动、增加电机损耗、加重电机振动。情况严重时，甚至会使永磁同步电机失稳。因此提出一种基于电流纹波的电感辨识方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于电流纹波的电感辨识方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于电流纹波的永磁同步电机电感在线辨识技术，通过数字控制器中3个连续的控制周期的配合，实现利用电流纹波对永磁同步电机电感进行在线辨识，具体步骤如下：

在上述3个连续控制周期的第1个控制周期中：根据电机控制程序得到的第2个控制周期的PWM(脉宽调制)三相占空比，计算第2个控制周期中进行电流纹波采样的时间段，从而使电流纹波采样避开逆变器开关动作；设置第2个控制周期中的高优先级中断，该中断将触发数次连续的电流采样，以实现电流纹波的采样。

在上述3个连续控制周期的第2个控制周期中：每个控制周期中会出现3个不同的SVPWM(空间矢量脉宽调制)电压矢量，包括两个主动电压矢量(和)和一个零电压矢量在第2个控制周期中，由第1个控制周期设置的高优先级中断会在设定的时间运行并触发数次连续的电流采样，以实现在设定的时间内对上述3个电压矢量的电流纹波的采样。该高优先级中断几乎不会影响永磁同步电机主控制程序的运行，这是因为触发电流采样仅需要占用极短的控制器时间，触发后电流采样将自动在采样模块中运行而不再占用控制器时间。

在上述3个连续控制周期的第3个控制周期中：在第2个控制周期中进行的电流纹波采样已经完成，通过最小二乘拟合算法分别对3个电压矢量的电流纹波采样结果进行拟合，得到ABC坐标系下的电流纹波信息，其表示式为：

其中p＝A,B,C；i_p，k_p分别是连续采样中间时刻的p相电流的幅值和斜率；n是连续电流采样的采样次数；i_p,j是第j个采样点的p相电流采样结果；t_j是第j个采样点相对于中间采样时刻的采样时间。根据上述ABC坐标系下的电流纹波信息，进行Park坐标变换，可以得到相应的dq同步坐标系下的电流纹波信息，其表达式为：