信號狀態(tài)和B、C相電流之差之間的對應(yīng)關(guān)系示意圖；
[0085] 圖5為逆變單元B、C相橋臂開關(guān)狀態(tài)和B、C相電流之差、B、C相之間電壓激勵信 號狀態(tài)的一種對應(yīng)關(guān)系；
[0086] 圖6為逆變單元B、C相橋臂開關(guān)狀態(tài)和B、C相電流之差、B、C相之間電壓激勵信 號狀態(tài)的另一種對應(yīng)關(guān)系；
[0087] 圖7為逆變單元B、C相橋臂開關(guān)狀態(tài)和B、C相電流之差、B、C相之間電壓激勵信 號狀態(tài)的再一種對應(yīng)關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0088] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0089] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出了一種永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識方法，該方法首先 向永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方向相同的電流或電壓脈沖矢量，從而 控制電機(jī)定位于d軸，在此同時向永磁同步電機(jī)的B相與C相之間輸入一個平均電壓為零， 且包含非零電壓脈沖的電壓激勵信號；然后根據(jù)三相電流所產(chǎn)生紋波電流的上升和下降的 斜率，計(jì)算得出直軸和交軸電感，根據(jù)穩(wěn)態(tài)時d軸的直流分量和d軸直流電流和電壓計(jì)算得 到定子電阻。該方法可實(shí)現(xiàn)定向d軸的同時，測得交、直軸電感，保證了電感測量的準(zhǔn)確性， 避免了由于同步電機(jī)機(jī)械軸上的摩擦力和重力對d軸定位影響而導(dǎo)致的d軸電感測量不準(zhǔn) 確問題，該測量方法可同時測得定子電阻和交直軸電感，步驟比傳統(tǒng)方法簡化。電流采樣在 電機(jī)穩(wěn)態(tài)時，不要求電流采樣的快速性，降低了電流采樣的難度。
[0090] 根據(jù)上述方法可構(gòu)建單獨(dú)的永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識裝置，包括信號輸入單元、電 流采樣單元、參數(shù)辨識單元，所述電流采樣單元用于對永磁同步電機(jī)的三相電流進(jìn)行采樣， 所述信號輸入單元用于向所述永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方向相同 的電流或電壓脈沖矢量，同時向所述永磁同步電機(jī)的B相與C相之間輸入一個平均電壓為 零，且包含非零電壓脈沖的電壓激勵信號；所述參數(shù)辨識單元用于依據(jù)電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài) 時采樣得到的三相電流，結(jié)合所輸入的電流或電壓脈沖矢量、激勵電壓信號的參數(shù)，計(jì)算得 到所述永磁同步電機(jī)的定子電阻、直軸電感、交軸電感?？紤]到永磁同步電機(jī)通常采用基于 逆變器的空間電壓矢量調(diào)制方法進(jìn)行控制，因此可以利用空間電壓矢量調(diào)制方法通過控制 所述逆變單元來生成所述電流或電壓脈沖矢量以及所述電壓激勵信號，即直接利用現(xiàn)有永 磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)參數(shù)辨識，以大幅減小本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)成本。
[0091] 圖1顯示了本發(fā)明永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該控制系統(tǒng) 包括母線單元、逆變單元、控制單元、電流采樣單元、母線電壓采樣單元，母線單元為逆變單 元提供直流電，其可由三相交流電源（如三相電網(wǎng)）、整流橋以及電容組成，三相交流電源 的交流電經(jīng)過整流橋后整流為直流電，配合電容為逆變單元供電；控制單元發(fā)出控制信號 給逆變單元控制逆變單元的開通和關(guān)斷信號：sa、$a、sb、^、s。、^，通過逆變單元的導(dǎo)通 和關(guān)斷向電機(jī)注入電壓矢量可控的驅(qū)動信號；電流采樣單元采樣電機(jī)的三相電流ia、ib、i。， 母線電壓采樣單元采樣母線電壓Ud。。其中控制單元包括信號生成單元和參數(shù)辨識單元；所 述信號生成單元用于生成逆變單元的開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號可使逆變單元向所 述永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方向相同的電流或電壓脈沖矢量，同時 向所述永磁同步電機(jī)的B相與C相之間輸入一個平均電壓為零，且包含非零電壓脈沖的電 壓激勵信號；所述參數(shù)辨識單元用于依據(jù)電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài)時采樣得到的三相電流，結(jié)合 所輸入的電流或電壓脈沖矢量、激勵電壓信號的參數(shù)，計(jì)算得到所述永磁同步電機(jī)的交軸 電感Lq、直軸電感Ld和定子電阻Rs。
[0092] 本發(fā)明辨識定子電阻的實(shí)現(xiàn)原理具體如下：信號生成單元利用空間電壓矢量調(diào)制 方法控制逆變單元A相的輸出，向永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方向相 同的電流或電壓脈沖矢量，從而將電機(jī)的永磁體磁鏈d軸定位于A相軸線，其等效電路如圖 2所示。在電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài)時，采樣A相電流的直流分量Ia以及所輸入的電流或電壓脈 沖矢量的電壓平均值的模Ua，根據(jù)簡單的歐姆定律即可得到定子電阻Rs: < 。利用空 間電壓矢量調(diào)制方法控制逆變單元向永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方 向相同的電流或電壓脈沖矢量，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的內(nèi)容，此處不再贅述。
[0093] 本發(fā)明辨識電機(jī)直軸電感的實(shí)現(xiàn)原理具體如下：信號生成單元控制逆變單元A相 的輸出，向永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方向相同的電流或電壓脈沖矢 量，從而將電機(jī)的永磁體磁鏈d軸定位于A相軸線，在此同時，向所述逆變單元中的B相橋 臂和C相橋臂輸入頻率和占空比相同但時序存在交錯的開關(guān)控制信號，在永磁同步電機(jī)的 B相與C相之間產(chǎn)生一個平均電壓為零，且包含非零電壓脈沖的電壓激勵信號；當(dāng)電流處于 穩(wěn)態(tài)時，逆變單元A相開關(guān)狀態(tài)與電機(jī)A相紋波電流之間的對應(yīng)關(guān)系如圖3所示，從圖中可 知，根據(jù)A相導(dǎo)通時間內(nèi)A相紋波電流的上升或下降的斜率即可得到電機(jī)直軸電感。具體 地，在電機(jī)二相電流穩(wěn)態(tài)時，電流米樣單兀對A相電流進(jìn)行米樣，用米樣得到的A相電流減 去其直流部分即得到A相紋波電流Iaw，取A相導(dǎo)通時間內(nèi)紋波電流1"的最大值Iawmax和最 小值I_in，根據(jù)下式即可確定電機(jī)直軸電感Ld:
[0095] 其中，I_ax、1"_分別表示電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài)時A相導(dǎo)通時間內(nèi)紋波電流的最大 值、最小值，△ 1^表不電機(jī)A相的導(dǎo)通時間，ud。表不所輸入的電流或電壓脈沖矢量的電壓幅 值。
[0096] 本發(fā)明辨識電機(jī)交軸電感的實(shí)現(xiàn)原理具體如下：信號生成單元控制逆變單元A相 的輸出，向永磁同步電機(jī)輸入一個方向與電機(jī)定子A相軸線方向相同的電流或電壓脈沖矢 量，從而將電機(jī)的永磁體磁鏈d軸定位于A相軸線，在此同時，向逆變單元中的B相橋臂和 C相橋臂輸入頻率和占空比相同但時序存在交錯的開關(guān)控制信號，從而在永磁同步電機(jī)的 B相與C相之間產(chǎn)生一個平均電壓為零，且包含非零電壓脈沖的電壓激勵信號。當(dāng)電流處 于穩(wěn)態(tài)時，B、C相之間電壓激勵信號狀態(tài)和B、C相電流之差之間的對應(yīng)關(guān)系如圖4所示，圖 5~圖7則顯示了幾種不同的B、C相開關(guān)控制方式下，逆變單元B、C相橋臂開關(guān)狀態(tài)和B、 C相電流之差、B、C相之間電壓激勵信號狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系。
[0097] 當(dāng)同步電機(jī)靜止，即轉(zhuǎn)速為零時，永磁同步電機(jī)電壓方程為：
[0099] 根據(jù)電流的坐標(biāo)變換關(guān)系可得iq=ib_i。，B、C相間電壓為Ubc =Udc;(Sb-S。)，Sb、 S。為B、C相開關(guān)狀態(tài)，取值范圍為0或1，0為關(guān)閉狀態(tài)，1為導(dǎo)通狀態(tài)，根據(jù)q軸電壓方程
參數(shù)辨識單元可采用以下幾種方法計(jì)算永磁同步電機(jī)的交軸電感：
[0100] 方法一、根據(jù)電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài)時兩個采樣點(diǎn)上獲得的B相電流與C相電流之差， 計(jì)算得到永磁同步電機(jī)的交軸電感；設(shè)所述電壓激勵信號中任意一個非零電壓脈沖的起、 止時刻分別為ta、tb，所述兩個采樣點(diǎn)均位于[ta，tb]的時間范圍內(nèi)；交軸電感Lq的計(jì)算 公式為：
[0104] 其中，Vt2分別表示所述兩個采樣點(diǎn)的采樣時刻，RsS永磁同步電機(jī)的定子電阻， AIb?！埂IbU分別表示ti、t2時刻的B相電流與C相電流之差，Ud。表示所述非零電壓脈沖 的電壓幅值。
[0105] 方法二、根據(jù)電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài)時連續(xù)采樣獲得的B相電流與C相電流之差的最 大值、最小值，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)的交軸電感；設(shè)所述電壓激勵信號中任意一個非零電 壓脈沖X的前一個相鄰電壓脈沖的起、止時刻分別為tal、tbl，非零電壓脈沖X的后一個相 鄰電壓脈沖的起、止時刻分別為ta2、tb2 ;如這兩個相鄰電壓脈沖均為非零電壓脈沖，則所 述連續(xù)采樣的起、止時刻分別為tbl時刻和ta2時刻；如這兩個相鄰電壓脈沖均為零電壓脈 沖，則所述連續(xù)采樣的起始時刻為tal與tbl之間的任一時刻，連續(xù)采樣的終止時刻為ta2 與tb2之間的任一時刻；如這兩個相鄰電壓脈沖的前一個為非零電壓脈沖而后一個為零電 壓脈沖，則所述連續(xù)采樣的起始時刻為tbl，連續(xù)采樣的終止時刻為ta2與tb2之間的任一 時刻；如這兩個相鄰電壓脈沖的前一個為零電壓脈沖而后一個為非零電壓脈沖，則所述連 續(xù)采樣的起始時刻為tal與tbl之間的任一時刻，連續(xù)采樣的終止時刻為ta2 ;交軸電感Lq 的計(jì)算公式為：
[0109] 其中，艮為永磁同步電機(jī)的定子電阻，AIbc;_、AIbcunin分別表示連續(xù)采樣獲得的 B相電流與C相電流之差的最大值、最小值，T#表示非零電壓脈沖X的脈沖寬度，Ud。表示非 零電壓脈沖X的電壓幅值。
[0110] 方法三、根據(jù)電機(jī)三相電流穩(wěn)態(tài)時兩個采樣點(diǎn)上獲得的B相電流與C相電流之差， 計(jì)算得到永磁同步電機(jī)的交軸電感；設(shè)所述電壓激勵信