电动汽车用新型混合励磁电机参数辨识研究文献综述

 2023-08-10 09:08

文献综述(或调研报告):

混合励磁电机的主磁场由永磁体磁场和辅助励磁磁场叠加而成,具有高功率密度、高可靠性和宽调速范围等优点,在电力驱动、电动/混合动力汽车等场合具有广泛的应用前景[1]

为保证电动汽车用新型混合励磁电机在各种工况下都能够安全稳定运行,需要对其进行在线故障诊断、状态监测以及高性能控制,因此精确而迅速地获取电机参数十分必要。一般而言,同步电机的关键参数主要有定子绕组电阻、d轴电感、q轴电感、转子永磁磁链,上述参数的数值变化不仅反映电机运行状态,还是许多高性能控制算法的重要参量,因此对于电机参数辨识技术的研究大多围绕上述参数展开。根据电机运行状态的不同,电机参数辨识可分为离线参数辨识和在线参数辨识[2]

1. 离线参数辨识

电机离线参数辨识在电机静止状态下进行,对实时性的要求不高,多采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)、进化计算等计算量较大的辨识算法[3]。早期研究人员在电机静止状态下向特定绕组中注入直流步进电压[3]或交流方波电压[4],从而辨识电机的定子电阻、d轴电感、q轴电感等参数。K. M. Rahman等人通过快速傅里叶变换获得绕组电压、电流的频谱信息,得到电压基波分量和电流基波分量,并将绕组电阻固定为其设计值,从而辨识电机的d轴电感、q轴电感[5]。W. Liu等人提出了一种利用粒子群优化算法进行离线辨识绕组电阻和转子永磁磁链方法[6]

离线辨识对算法实时性要求不高,所得的辨识结果较为精确,然而,在电机实际运行时,绕组电阻、转子永磁磁链等关键参数会随电机温度等因素的变化而实时改变,离线辨识无法获得电机参数的实时变化,在实际工程应用中存在一定局限。

2. 在线参数辨识

为了实现对电机的温度跟踪、状态监测、在线故障诊断以及高性能控制,不可避免地需要对电机进行在线参数辨识,从而实时地获得电机运行中的准确参数值。在线参数辨识可以进一步分为单参数辨识和多参数辨识。

(1)单参数在线辨识

所谓电机单参数在线辨识,即仅存在一个待辨识参数,而将其他参数设置为固定值。由于电机状态方程中的和往往同时出现,所以电机单参数辨识一般针对定子绕组电阻或转子永磁磁链。B. N. Mobarakeh提出了一种基于模型参考自适应算法的定子电阻在线辨识方法,其假设辨识过程中d轴电感、q轴电感和永磁磁链不变,因而电阻辨识精度会因电感和磁链变化而受到影响[7]。文献[8]提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的转子永磁磁链在线辨识算法,并实验证明了永磁磁链辨识精度对电阻和电感等参数变化不敏感,从而保证了永磁磁链在线辨识值的准确性。

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