永磁同步電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下電感參數(shù)辨識

1、50 THE WORLD OF INVERTERS50 THE WORLD OF INVERTERS永磁同步電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下電感參數(shù)辨識The Inductance Identification of Permanent Magnet Synchronous Motor at Standstill華中科技大學(xué)周捷 Zhou Jie 摘為了在靜止?fàn)顟B(tài)下能更加簡單有效地辨識永破同步電機(jī)交-玄軸電感.本文提出了三種實(shí)用的實(shí)驗(yàn)法。帶直涼偏的交流注入法在頻域內(nèi)運(yùn)用傅里葉變換對電感求解；指數(shù)回 歸分析法在時(shí)域內(nèi)對電流響應(yīng)進(jìn)行指數(shù)擬合，能夠較好地考慮到磁飽和效應(yīng)；線性回歸分析 法在時(shí)域內(nèi)對電流響應(yīng)進(jìn)行線性擬合

2、.克服了樣數(shù)回歸法中電感辨識對電阻值的依鎖c衣基 于TMS320F28062芯片的永磁同步電機(jī)調(diào)速平臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn).并對三種方法的辨識結(jié)果 進(jìn)行了對比和分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)SR說陰了以上方法的有效性。關(guān)便詞：永醞同步電機(jī)；電感斜識；交潦注入；回歸分析Abstract: In order to identify inductances of PMSM more effectively, three experimental methods are introduced in the paper. An AC with DC bias signal injection method is adopted

3、in frequency domai n by using FFT algorithm. The exp on ential regressio n analysis method is adopted in time domain by using exponential fitting, which takes the magnetic saturation effect into consideration ine iinear recression analysis method is also adopted in time domain, using linear fitting

4、to conquer the dependence on resister value of the exponential regression analysis method. The identification is implemented on the PMSM speed control platform which is based on DSP TMS320F28062. The effectiveness and practicability of the two above methods is dem on strated by tne experiment result

5、s.Key words: PMSM: Inductance identification; AC signal injection; Regression analysis 中圖分類號】TM351文獻(xiàn)標(biāo)識碼B 文章緘號1561-0330 ( 2015 ) 05-0050-0550 THE WORLD OF INVERTERS50 THE WORLD OF INVERTERS1引言永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動、靜 態(tài)性能和精確控制都依賴于準(zhǔn)確的 電機(jī)參數(shù)：定子電阻、d軸電感、q 軸電感和轉(zhuǎn)子永磁磁鏈。其中，d軸、 q軸電感由于其磁飽和效應(yīng)和交叉耦 合效理，使得電感的精確辨識難度更 大且更具挑戰(zhàn)性。許

6、多有效的方法也 應(yīng)用到電感辨識中，主要有解析法、 有限元法、實(shí)驗(yàn)法三類。解析法和有限元法都需要電機(jī)內(nèi) 部結(jié)構(gòu)及材料等原始設(shè)計(jì)參數(shù)的支 持，這些參數(shù)由于設(shè)計(jì)技術(shù)機(jī)密難以 獲得，而且模型、材料、分析的誤差 環(huán)節(jié)多，且最終需要實(shí)驗(yàn)法修正，故 并不實(shí)用，實(shí)驗(yàn)法則算法簡單、易于 實(shí)現(xiàn)并且不需要額外的裝置和設(shè)備。 但是現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)法則或多或少有一 些限制條件，使得適用性不強(qiáng)，歸納 已有實(shí)驗(yàn)法中的不足之處有以下幾 點(diǎn)：轉(zhuǎn)子磁極位置必須可觀測且 鎖定；轉(zhuǎn)子磁鏈必須已知；d、 q電感無法在同個(gè)接線電路中測誼； 電機(jī)中線必須引岀可接點(diǎn)。為了改進(jìn)這些不足，本文提出了 三種更簡單有效實(shí)驗(yàn)法來對永磁同 步電機(jī)電感參數(shù)進(jìn)行

7、自動測量，并在 基于TMS320F28062的永磁同步電 機(jī)調(diào)速系統(tǒng)平臺上進(jìn)行實(shí)臉，實(shí)臉結(jié) 果證明了這三種方法具有工程實(shí)用 性。50 THE WORLD OF INVERTERS圖1電感辨識控制框圖2永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型永磁同步電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電壓方程 為：Ud=R)d+PWd_3¥q(D式中："uq9 4幾和分別是dq軸下的 定子電壓、定子電涼和磁鏈，R*是定子電阻，©為電角 速度。定子磁鏈方程：Pd = 3d+P/(2)屮產(chǎn)Ljq式中：Ld和Lq為dq軸電感，0/為轉(zhuǎn)子磁鏈。電磁轉(zhuǎn)矩方程：3匚=亍卩3羸_叫心(3)由和得到：Ad=Rh+pLdid-

8、3Lqiq< r / 褊=R 人 +pLqiq+3Ldid+3Mf由和得到：3Te右外妙凡+© - £)"3電感辨識3.1交流注入法帶直流偏置的交流注入法的基本思想：分別在d軸. q軸注入帶直流偏置的交流電流，采取電流閉環(huán)控制得 到給定電壓.然后從固定角度巳向電機(jī)注入電壓；采集 電壓和電流，并利用傅里葉變換提取其基波信號，通過 基波電壓和基波電流的幅值相位關(guān)系求解電感值?？刂圃韴D如圖1所示。A： J的辨識辨識Ld時(shí)，在d軸注入適當(dāng)幅值的交流電流sincot, 根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程.通過令石=0并給i；加上直流偏置 Ioc141來使電機(jī)轉(zhuǎn)子保持靜止：C=/>

9、;C+SinV>0轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，dp軸等效電路如圖2,根據(jù)基波電壓、 基波電流的關(guān)系和等效電路圖，可得到：(cos + J sin+ ja)eLd(7)其中iu、山i為基波電壓、電流幅值；©為基波電 壓和電流的相位差。求解(7)中方程得到d軸電感：(8)B： Lq的辨識辨識Lq時(shí)，在q軸注入交流電流Sinwt,為保證 轉(zhuǎn)子保持靜止，需要給定i; 一個(gè)合適的直流偏色，令 h =【DC *i：=Jnc(9)C = sin cot注入電流信號i；和i；后，同A中分析過程可得q軸 電感：一 QJ (3.2指數(shù)回歸分析法通過給靜止的電機(jī)注入一定幅值的脈沖電壓，其電流 的響應(yīng)的物理過程正可以用指數(shù)回歸分析法來分析， 從而獲取電感參數(shù)。A： Ld的辨識為了保持電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止，在辨識電感之前，先對電 機(jī)做宜流實(shí)驗(yàn)使電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸與e角重合：固定角度 6=0,施加適當(dāng)福值脈沖電壓，待定子相電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)后 關(guān)斷功率開關(guān)管，永磁同步電機(jī)處于自由狀態(tài)，再向永