基于準比例諧振控制的永磁同步電機電感參數辨識系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電機控制領域，尤其設及基于準比例諧振的永磁同步電機電感參數辨 識技術。
【背景技術】
[0002] 與傳統感應電機相比，永磁同步電機由定子繞組和永磁體轉子構成，具有結構簡 單、運行可靠、高功率密度W及良好的調速性能等優點。永磁同步電機驅動系統中，為增強 變頻器的通用性，需要在電機運行前獲得電機電感、電阻等電機參數W實現控制器PI參數 自整定進而優化電機控制策略，實現優良的抗負載擾動性能和動態響應能力。
[0003] 針對無速度傳感器矢量控制系統，須依賴電機參數來完成磁通或是速度的估算W 及控制器參數的設計，因此準確的獲得電機參數對于矢量控制系統而言具有重要意義。在 磁場定向的矢量控制系統中，電流環是電機調速系統中響應最快的環節，其控制參數的優 劣將直接影響到控制系統的性能，根據經典控制理論方法對電流環控制器進行設計時依賴 電機的定子參數即定子電阻、電感。可見，電機定子參數辨識結果影響控制器控制性能的 好壞。同樣，速度控制器的參數同樣也受到電流環參數整定的結果。在直接轉矩控制系統 中，需要將電磁轉矩與定子磁鏈矢量作為控制變量，通過滯環比較方法控制轉矩和磁鏈的 偏差，因而依賴電機參數定子磁鏈的準確估計對于直接轉矩控制系統十分重要。
[0004] 隨著永磁同步電機調速控制系統應用范圍越來越廣泛，對變頻控制器的通用性的 要求越來越強烈，能夠對不同電機的參數進行辨識，進而對控制器參數進行自整定已成為 變頻控制器的發展趨勢。
[0005] 通常情況下，通過向電機注入高頻信號，依據電機高頻等效模型，分析高頻電壓信 號與電流信號幅值間的關系，可辨識出電機電感參數。但由于不同電機對應的電感參數不 同，若采用電壓注入法辨識電感參數，因電感參數的未知性，容易在辨識過程中出現過流現 象。
【發明內容】
[0006] 本發明是為了解決電壓注入法存在過流的問題，現提供基于準比例諧振控制的永 磁同步電機電感參數辨識系統及方法。
[0007] 基于準比例諧振控制的永磁同步電機電感參數辨識系統，它包括：電壓型逆變器、 空間矢量脈寬調制單元、=相-靜止坐標變換單元、旋轉-靜止坐標變換單元、兩個離散傅 里葉分析單元、電感辨識單元、比例積分-準比例諧振控制器和準比例諧振控制器；
[0008] 采用電流傳感器采集永磁同步電機輸入端的電流信號，電流傳感器的a相定子電 流信號輸出端連接=相-靜止坐標變換單元的a相定子電流信號輸入端，電流傳感器的C 相定子電流信號輸出端連接=相-靜止坐標變換單元的C相定子電流信號輸入端；
[0009] =相-靜止坐標變換單元的d軸電流反饋信號輸出端和q軸電流反饋信號輸出端 同時連接一個離散傅里葉分析單元的電流反饋信號輸入端電流反饋信號輸出端；
[0010] 一個離散傅里葉分析單元的電流基頻幅值信號輸出端連接電感辨識單元的電流 基頻幅值信號輸入端；
[0011] =相-靜止坐標變換單元輸出的d軸電流反饋信號與d軸電流給定信號作差，獲 得的差值作為d軸電感辨識下的比例積分-準比例諧振控制器的輸入信號；
[0012] =相-靜止坐標變換單元輸出的d軸電流反饋信號與d軸直流偏置信號作差，獲 得的差值作為q軸電感辨識下的比例積分-準比例諧振控制器的輸入信號；
[0013]=相-靜止坐標變換單元輸出的q軸電流反饋信號與q軸給定直流電流信號作 差，獲得的差值作為d軸電感辨識下的準比例諧振控制器的輸入信號；
[0014]=相-靜止坐標變換單元輸出的q軸電流反饋信號與q軸高頻交流給定信號作 差，獲得的差值作為q軸電感辨識下的準比例諧振控制器的輸入信號；
[0015] 比例積分-準比例諧振控制器的d軸電壓給定信號輸出端同時連接另一個離散傅 里葉分析單元的電壓給定信號輸入端和旋轉-靜止坐標變換單元的d軸電壓給定信號輸入 端；
[0016] 準比例諧振控制器的q軸電壓給定信號輸出端同時連接另一個離散傅里葉分析 單元的電壓給定信號輸入端和旋轉-靜止坐標變換單元的q軸電壓給定信號輸入端；
[0017] 旋轉-靜止坐標變換單元的a軸電壓給定信號輸出端連接空間矢量脈寬調制單 元的a軸電壓給定信號輸入端，旋轉-靜止坐標變換單元的P軸電壓給定信號輸出端連 接空間矢量脈寬調制單元3的0軸電壓給定信號輸入端；
[0018] 空間矢量脈寬調制單元中六個功率開關管的狀態信號輸出端同時連接電壓型逆 變器的功率開關管狀態信號輸入端，電壓型逆變器的=相電流輸出端分別與永磁同步電機 的=相電流輸入端對應連接；
[0019] 另一個離散傅里葉分析單元的電壓基頻幅值信號輸出端連接電感辨識單元的電 壓基頻幅值信號輸入端；
[0020] 電感辨識單元還包括W下單元：
[0021] 采集基頻幅值信號頻率的單元；
[0022] 利用電壓基頻幅值信號和電流基頻幅值信號獲得電感估計值的單元。
[0023] 基于準比例諧振控制的永磁同步電機電感參數辨識方法，該方法包括；d軸電感 辨識方法和q軸電感辨識方法；
[0024]d軸電感辨識方法包括W下步驟：
[002引步驟A1 ;在永磁同步電機的d軸注入d軸直流偏置電流和d軸交流給定電流4 的復合電流，該復合電流即d軸電感辨識下的d軸給定電流，q軸注入q軸給定直流電流， 該電流值為0,然后分別采集當前永磁同步電機的a相定子電流和C相定子電流i [002引步驟A2 ;分別對步驟A1獲得的a相定子電流is。和C相定子電流iS進行立相-靜 止坐標轉換，獲得當前d軸電流反饋值和q軸電流反饋值i
[0027]步驟A3 ;將步驟A2獲得的d軸電流反饋值與d軸給定電流作差，然后將獲得 的差值進行比例積分-準比例諧振轉換，獲得d軸給定電壓苗；
[002引步驟A4 ;將d軸電流反饋值iji行離散傅里葉變換，獲得d軸電流反饋值iJ勺 基頻幅值Id;將d軸給定電壓進行離散傅里葉變換，獲得d軸給定電壓的基頻幅值 Ud;
[002引步驟A5 ;利用d軸給定電壓這1的基頻幅值Ud和d軸電流反饋值iJ勺基頻幅值 I滿得d軸估計電感么；
[0030]q軸電感辨識方法包括W下步驟：
[003。 步驟B1 ;在永磁同步電機的q軸注入q軸高頻交流給定電流，該電流即q軸電 感辨識下的q軸給定電流，d軸注入d軸直流偏置電流/,，然后分別采集當前永磁同步電機 的a相定子電流isa和C相定子電流iS。；
[00礎步驟B2;分別對步驟B1獲得的a相定子電流isa和C相定子電流iS進行立相-靜 止坐標轉換，獲得當前d軸電流反饋值和q軸電流反饋值i
[0033] 步驟B3;將步驟B2獲得的q軸電流反饋值i,。與q軸給定電流作差，然后將獲得 的差值進行準比例諧振轉換，獲得q軸電壓給定電壓< ;
[0034] 步驟B4 ;將q軸電流反饋值iw進行離散傅里葉變換，獲得q軸電流反饋值iW的 基頻幅值I。;將q軸電壓給定電壓進行離散傅里葉變換，獲得q軸電壓給定電壓< 基頻 幅值U。；
[003引步驟B5;利用q軸電流反饋值iJ勺基頻幅值I。和q軸電壓給定電壓":q基頻幅值U。獲得q軸估計電感4。
[0036] 本發明所述的基于準比例諧振控制的永磁同步電機電感參數辨識系統及方法，提 出電流注入法永磁同步電機電感參數辨識方案，通過注入復合電流信號的方式，利用比例 積分-準比例諧振控制器實現復合電流注入信號的閉環控制，通過合理設計準比例諧振控 制器的比例增益系數Kpi、積分增益系數而和截止頻率《使其在諧振頻率附近能實注 入現復合注入信號中高頻正弦信號無靜差控制。此外，通過設計比例積分環節的比例系數