表贴式永磁同步电机的离线参数辨识方法研究文献综述

 2022-09-20 10:09

文献综述(或调研报告):

永磁同步电机是一个强耦合、非线性的复杂系统,高性能的控制对于电机参数依赖很大。定子绕组电阻、交直轴电感和转子磁链,这些参数在电机长期运行后可能会被遗失,需要通过测试或辨识来得到这些电机参数,直接测试则是借助一些测量设备和装置,考虑到工程现场条件简陋,直接测试的方法不太适用。国内外对于电机参数辨识已经做了很多研究,主要分为离线辨识和在线辨识两大类。离线辨识是指在电机驱动之前,对电机绕组通电,注入特定激励信号,保证电机静止的状态,利用传感器采集得到电机响应数据,来辨识得到相应的电机参数。近几年,电机控制领域的学者们提出了各种电动机离线和在线参数辨识方案。

离线辨识是指在电机驱动之前,对电机绕组通电,注入特定激励信号,保证电机静止的状态,利用传感器采集得到电机响应数据,来辨识得到相应的电机参数。离线参数辨识主要分一下几个部分:

(1)定子绕组电阻的辨识

对于定子绕组电阻的辨识,文献[1-2]都提到了应用直流伏安法来辨识,这种方法使用简单、应用广泛。

(2)交直轴电感的辨识

对于交直轴电感的辨识,在文献[1]中提到了采用高频注入法和脉冲电压法辨识电机定子电感。高频注入法是通过对电机注入合适的高频电压,并通过测得电机三相电流来辨识定子电感。脉冲电压法是通过向永磁同步电机施加一个固定的电压,并维持一定时间,可以对电机的直轴进行定位,在定位结束后,停止对电机施加电压,经过一段时间,定子电流降为0,需重新对电机施加一个相同矢量的电压U,当瞬时电流为稳态电流值的0.632倍时,通过绕组电阻和直轴电感的数量关系来得到直轴电感值。当所测的PMSM为表面装贴式时,直轴电感与交轴电感是相等的,若为内嵌式或插入式时,直轴电感与交轴电感不等,此时需重新对交轴定位,来辨识交轴电感。其中,脉冲电压法算法简单,易于实现,而高频注入法对电感的辨识易受其他因素的影响。

(3)转子磁链的辨识

对转子磁链的辨识上,一般采取空载法辨识,即搭建一个对拖平台,用一台电机来拖动被测电机到一定的转速下,此时被测电机处于发电状态,保持负载端开路,通过示波器测量该转速下的空载电压,这种方法简单,但是需要借助外力拖动比较复杂,一些学者提出了改进的方案。文献[3]中使用了一种通过坐标变换的方法,当电机稳定运行,采样测得电机此时的三相电压和电流,经两次采样的交轴电压方程做差以算得转子磁链。文献[4]中使用改进的基于解耦 PMSM 模型降阶反电动势观测器来估计转子位置与速度, 提出一种极点配置方案,简化了降阶观测器的结构,同时分析了模型参数变化对位置估计误差的影响并且基于稳定性分析推导出交轴电流允许的极限值。

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