專利名稱：永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法
技術領域：
本發明涉及永磁同步電機技術領域，具體講，涉及永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法。
背景技術：
永磁同步電機(PMSM)因其能量密度高、運行可靠、性能穩定等優點在各領域受到越來越廣泛的應用，但是PMSM調速性能的好壞常常在很大程度上依賴電機參數的精確與否。而電機參數又會因溫度變化、磁飽和以及電機老化等因素的影響而發生改變。因此，在線獲得電機參數有利于電機運行狀態的監控及在線校正電機控制器參數以達到更好的調速性能。因此，永磁同步電機參數在線辨識技術自提出以來，廣受國內外學者的關注，成為了電機控制領域的研究熱點。國內外學者為了解決系統在線運行時電機參數變化對調速系統性能的影響的問題，將很多對電機參數不敏感的控制器設計方法引入到了永磁同步電機調速系統的設計中去，如滑模變結構控制、自適應控制、魯棒控制等，這些控制方法主要是圍繞如何減小控制器對電機實際參數的依賴性，以避免電機參數變化對控制器造成的不利影響，在一定程度上使控制器的設計更加復雜化，對于實際工業應用具有一定的局限性。解決參數時變性對系統性能的影響最直接的方法就是對其進行在線辨識，參數辨識主要分為兩大類一種是參數離線辨識，另一種是參數在線辨識。對于永磁同步電機調速系統控制器中比較常用的參數為定子電阻、交直軸電感和轉子磁鏈參數，而這些參數在電機銘牌上不易獲得。由于永磁同步電機結構的特殊性，開環運行容易失步。普通的電機試驗方法很難獲得以上全部參數，故一些普通的電機試驗方 法很難完全獲得永磁同步電機以上的全部參數。這就需要采用算法對以上各個參數進行辨識。電機參數辨識通常分為離線辨識和在線辨識，電機離線參數辨識通常只能提供控制器中的參數初始值，而當電機實際運行過程中很難保證這些參數不會隨著一些實際工作條件的變化而變化，如果繼續采用電機參數的離線辨識值進行控制器的設計，將很難保證電機的較高的控制精度和較好的控制性能。因此國內外學者的一個重要的科研方向主要在于永磁同步電機在線參數辨識技術的研究，使得所辨識得到的參數變化結果可以實時的反饋給控制器，控制器根據這些參數辨識變化進一步修正控制器參數，以保證控制系統的較高的控制精度。此外，目前永磁同步電機參數在線辨識策略中主要存在以下問題:1)所設計的參數在線辨識算法較為復雜，對控制器運算能力要求較高，占用了較多的運算時間。2)對于永磁同步電機多參數同時辨識，各參數之間存在耦合關系，眾多參數辨識算法存在參數誤收斂問題。3)由于傳統的永磁同步電機矢量控制中，電機定子側電壓無法實時檢測得到，只能利用控制器輸出電壓等效實際輸入電壓，而由于逆變器管壓降以及死區時間的設置，使得控制器輸出電壓與實際輸入電機存在一定偏差，造成參數在線辨識存在一定誤差。因此，對于永磁同步電機參數在線辨識，應當設計一種能夠實現多參數解耦的在線辨識方法，盡可能的削弱因逆變器管壓降以及死區效應等因素對參數辨識精度的影響，同時其辨識算法應較為簡單，實現方便，且較少的占用控制器運算時間。神經網絡辨識策略由于具有較好的對未知系統逼近能力，可以減小對電機數學模型精度的依賴和逆變器非線性特性對參數辨識精度的影響，并且較其他參數辨識算法更為靈活，可以通過離線或在線訓練來提高辨識精度。因此有必要設計一種基于神經網絡的永磁同步電機參數在線辨識算法，用以提高辨識精度，消除多參數在線辨識的耦合關系。從而實現永磁同步電機多參數解耦在線辨識。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足，解決表貼式永磁同步電機多參數在線辨識時的耦合問題，實現永磁同步電機電感、定子電阻和轉子磁鏈在線解耦辨識，為此，本發明采取的技術方案是，永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，包括下列步驟:(I)永磁同步電機參數辨識耦合分析假設:
忽略鐵心飽和；不計渦流和磁滯損耗；轉子上無阻尼繞組，永磁體也無阻尼作用；反電動勢為正弦；永磁同步電機在d-q軸坐標系的電流方程通常可寫成如下形式:
權利要求
1.一種永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，其特征是，包括如下步驟: (1)永磁同步電機參數辨識耦合分析 忽略鐵心飽和； 不計渦流和磁滯損耗； 轉子上無阻尼繞組，永磁體也無阻尼作用； 反電動勢為正弦； 永磁同步電機在d-q軸坐標系的電流方程通常可寫成如下形式:
2.如權利要求1所述的永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，其特征是，對于永磁同步電機矢量控制系統，由于逆變器輸出電壓為脈寬調制電壓，電壓傳感器無法直接測得，在參數辨識中將控制器輸出<近似等效實際電機輸入電壓ud、U,。
3.如權利要求1所述的永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，其特征是，解耦辨識策略進一步具體為:設注入的d軸電流幅值設為B,則ωε( 2) = ωe(t3) = ωβ, iq(t2)=iq(t3) =iq，其中，t2e (T17VT2)^3 e (T1+!^ WT3)。若注入d軸電流前后電感Ls保持不變，則T2和T3時段的電流方程為:
4.如權利要求3所述的永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，其特征是，首先利用id = O控制方式正常起動永磁同步電機，待電機處于穩態運行時，瞬時注入負序d軸電流，幅值為B，待系統再次處于穩定狀態時，記錄穩態時的d軸電壓值，對注入d軸電流時刻的每個中斷周期的d軸電壓值取平均值，以減小誤差，由于注入的d軸電流作用時間較短，其轉速幾乎不發生變化，對系統影響較小。
5.如權利要求1所述的永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，其特征是，神經網絡辨識器設計進一步具體為:
全文摘要
本發明涉及永磁同步電機技術領域，為解決表貼式永磁同步電機多參數在線辨識時的耦合問題，實現永磁同步電機電感、定子電阻和轉子磁鏈在線解耦辨識，為此，本發明采取的技術方案是，永磁同步電機多參數解耦在線辨識方法，包括下列步驟(1)永磁同步電機參數辨識耦合分析；(2)解耦辨識策略利用d軸電流注入前后的電壓偏差來增加電機數學方程的階數，以實現表貼式永磁同步電機電感、定子電阻、轉子磁鏈多參數解耦辨識；(3)神經網絡辨識器設計，針對永磁同步電機參數在線辨識問題，選取自適應神經網絡結構和基于最小均方算法的權值收斂算法對電機參數進行在線辨識。本發明主要應用于永磁同步電機的設計制造。
文檔編號H02P21/14GK103248306SQ20131013486
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月24日 優先權日2013年5月24日
發明者史婷娜, 胡升, 閻彥, 夏長亮 申請人:天津大學