本發(fā)明屬于機電
技術領域：
，用于無位置控制領域及伺服控制領域，涉及電機參數(shù)辨識，具體為一種用于表貼式永磁同步電機的定子電阻在線辨識方法。
背景技術：
：電機定子電阻辨識主要應用于無位置控制領域及伺服控制領域。其中，電機在運轉過程中定子電阻由于溫度等因素的影響發(fā)生變化，進而影響無位置控制及伺服控制的效果。研究電機參數(shù)的辨識，對于改善電機控制性能具有重要意義。為解決上述問題，相關技術中提出了以下幾種定子電阻的辨識方法。其中，定子電阻的辨識方法主要分為離線辨識和在線辨識兩種。目前離線辨識定子電阻常用的方法為直流伏安法，以星形接法的電機為例，其實現(xiàn)方法是在電機靜止時，給任意兩相通以低壓直流電，測量繞組兩端的電壓和流過繞組的電流，通過測量得出的電壓和電流計算出繞組的電阻。如圖1所示，如果測量出來的繞組兩端的電壓為U，流過繞組的電流為I，那么定子電阻的大小為這種方法只能在電機靜止時進行辨識，無法在線辨識定子電阻。現(xiàn)有定子電阻離線辨識的方法測量定子電阻，只能測量電機在室溫下的定子電阻，無法在電機正常運行的時候測量電機定子電阻，而且無法測量電機隨著負載和時間等因素變化時的定子電阻。在線辨識定子電阻，能夠實時跟蹤定子電阻隨著電機負載情況和運行時間等因素而變化的瞬時值，并利用辨識出來的定子電阻值來實時調(diào)整控制算法里面的定子電阻參數(shù)，從而提高電機控制性能。目前在線辨識的方法有很多，有最小二乘法、模型參考自適應法和卡爾曼濾波法等。CN201210071506.2“定子電阻在線辨識方法及裝置”提出了一種定子電阻在線辨識的方法，其原理如下：當電機處于穩(wěn)態(tài)時，獲取電機定子電流is和定子電壓us；將電機定子電流is定向在同步旋轉的dq坐標系上的d軸，計算d軸的定子電流分量id，或者將定子電流is定向在同步旋轉的dq坐標系上的q軸,計算q軸定子電流分量iq；計算鎖相角θi和同步旋轉速度ωs；根據(jù)計算出來的鎖相角θi，計算定子電壓us在d軸的分量ud和q軸的分量uq；獲取磁鏈控制環(huán)給定值Ψs_ref作為電機定子磁鏈Ψs的幅值|Ψs|，并計算定子磁鏈Ψs在d軸的分量Ψsd或在q軸的分量Ψsq；根據(jù)式(1)計算定子電阻值Rs。上述方法需要計算鎖相角，而且還要獲取定子磁鏈幅值，實現(xiàn)比較困難，計算復雜。而其它方法如最小二乘法、模型參考自適應法和卡爾曼濾波法都存在算法復雜，計算量大等問題，工程化實現(xiàn)更加困難。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種定子電阻在線辨識方法，其目的在于提供一種實用的在線定子電阻辨識方法，由此解決算法復雜，計算量大以及工程化實現(xiàn)比較困難等技術問題。本發(fā)明針對表貼式永磁同步電機的定子電阻在線辨識，提出的技術方案為：一種電機定子電阻在線辨識方法，包括如下步驟：(1)測量出電機轉子的電角度θ，將測量出來的電機三相電流ia，ib，ic通過以下矩陣A轉換為同步旋轉dq坐標系下的d軸和q軸的分量id，iq。A=23cosθcos(θ-2π3)cos(θ+2π3)-sinθ-sin(θ-2π3)-sin(θ+2π3)]]>(2)按照下式所示的滑模觀測器，求解在同步旋轉dq坐標系下的q軸電流估計值其中，kR是滑模系數(shù)，是決定滑模觀測器是否穩(wěn)定以及滑模觀測器的性能的指標；為電機永磁體產(chǎn)生的磁鏈，Ls為定子繞組電感，和Ls為電機固有參數(shù)；ω為測量出來的電機的電角速度；Uq為電機三相電壓在同步旋轉dq坐標系下的q軸分量的實際值；sign()為符號函數(shù)；(3)由下式計算得到定子電阻Rs：Rs=LPF(kR·sign(i^q-iq))]]>其中，LPF為低通濾波器。進一步的，所述LPF為一階低通濾波器或者高階低通濾波器，截止頻率選取為電機電流頻率的2倍至3倍，以獲得較好的系統(tǒng)辨識精度。進一步的，所述電機運行在電動工況下，kR的取值大于定子電阻可能出現(xiàn)的最大值。進一步的，所述kR的取值為定子電阻最大值的1.5倍至3倍；取值太小會導致滑模觀測器不穩(wěn)定，太大會使得滑模觀測器的輸出抖動嚴重。進一步的，所述步驟(2)中，采用矢量控制里的q軸電壓指令值代替實際的q軸電壓值Uq。本發(fā)明的有益效果為：1、不需要對電機注入電流，不影響電機運行狀態(tài)即可在線辨識定子電阻；2、提高了辨識精度；3、不需要對硬件進行改變，提高了程序對硬件的適應性；4、應用成本很低。附圖說明圖1是直流伏安法離線測量電機定子電阻原理圖；圖2是用于在線辨識電機定子電阻的滑模觀測器的原理框圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。圖2是滑模觀測器的原理框圖。具體包括以下幾個步驟：(1)初步估算定子電阻的值，將kR的取值設定為定子電阻初步估算值的3倍，并將電機設定為電動模式，以保證滑模觀測器的穩(wěn)定性。(2)通過編碼器檢測出電機轉子的電位置角θ和電角速度ω。(3)通過電流傳感器檢測電機的三相電流ia，ib，ic。(4)將檢測回來的三相電流通過以下矩陣A變換到同步旋轉的dq軸坐標系下，得到id，iq。A=23cosθcos(θ-2π3)cos(θ+2π3)-sinθ-sin(θ-2π3)-sin(θ+2π3)]]>(5)將矢量控制里面的q軸電壓指令值作為滑模觀測器(3)里面的Uq。(6)將q軸電壓uq，電機轉子電角速度ω，d軸電流id和q軸電流iq代入式(2)，并且進行積分運算可以得到q軸電流的估算值運算公式如式(3)所示。(7)由于上式中的項由符號函數(shù)構成，因此需要通過低通濾波器才能獲取有效的定子電阻信息。將式(3)中的項輸入到低通濾波器可以得到定子電阻的估算值。低通濾波器的截止頻率設為電機電流頻率的3倍。具體的計算邏輯如圖2所示。本實施例以一個1kW的表貼式永磁同步電機進行定子電阻在線辨識實驗，電機及其控制器的主要參數(shù)如表1所示。參數(shù)測量值參數(shù)測量值定子電阻(Ω)1.16永磁體磁鏈(Wb)0.1337定子電感(mH)0.3306額定電流(A)4極對數(shù)4額定電壓(V)310轉速(rpm)2500額定轉矩(Nm)4表1為了更加方便地進行對比，在電機三相繞組上分別串聯(lián)0.58歐姆的電阻，在線辨識值從1.16歐姆，變化為1.74歐姆，而離線測量的方法由于不能在線辨識定子電阻值，因此無法跟蹤定子電阻的變化。由此可見，使用滑模觀測器在線辨識定子電阻，可以準確地辨識定子電阻的變化。與離線測量法相比，本發(fā)明采用的方法不需要額外的硬件，對系統(tǒng)運算要求低，適應性強，是一種低成本的定子電阻在線辨識方法。本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3