永磁同步电机参数在线辨识研究

发布时间：2021-01-20 20:19

　　永磁同步电机在实际运行中由于温度及磁路饱和程度的变化,内部参数将会不可避免的发生改变。对于矢量控制而言,实时准确获取电机参数,不仅可以作为电机故障检测的重要依据,同时也能够在线优化控制器设计,如转矩准确估计、无位置传感器控制、电流环参数整定等。受限于离线测量方法对于实验条件的要求较高及普适性问题,本文以内置式永磁同步电机为研究对象,对其内部参数高精度在线满秩辨识问题展开以下研究:针对温升及磁路饱和效应对电机参数的影响进行了分析,于旋转坐标系下归纳推导出永磁同步电机动态数学模型,在此基础上详细分析了参数变化对于矢量控制系统性能的影响。不同运行工况下电机内部参数将会发生动态变化,针对基于电机模型进行系统参数辨识时存在的固有欠秩问题,对传统满秩辨识策略进行了相关研究,分析推导了扩展卡尔曼滤波与带遗忘因子递推最小二乘法,结合两种辨识方法自身特点与电机运行工况,构建了永磁同步电机在线满秩辨识器,并对数字延时及逆变器非理想因素进行了详细分析与开环补偿,提高了满秩辨识精度。针对传统辨识策略存在的局限性,提出了外部直流分量注入下满秩辨识的方案,选取特定的均值滤波采样值,克服了逆变器等效死区效应、转子位... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

一l永磁同步电机转子结构示意图

静态电感通常作为电机数学模型理论分析的参量，在图２－６中可表示为直线??０５的斜率，其数值为一个固定值。??．７?（２－１８）??Ｌｄ＝＾－??Ｉ?ｄｌ??然而在电机实际运行过程中，由于磁路饱和效应的影响，电感值会随着电流??值的变化而变化，呈现出动态的特性。从图２－６中可以看到不同工作点Ａ、Ｂ下，??磁链对于电流的微分项是明显不同的，这种实际的差异会造成数学建模的误差。??因此，从磁链变化的角度重新构建定子电压方程，并考虑到温升效应对于定子电??阻与转子磁链的影响，得到时变参数变化下ＰＭＳＭ定子电压表达式：??＇ｖＡ＿＼ｒＩ＋ｐＫ?－ｃ〇ｒＬｄｑ?ｉｒ／ｊ?ｒ?〇?ｉ?２??式中，ｒ代表温度，ｇ为ｄ轴动态电感，＜为＾轴动态电感，匕分别代表么??ｇ轴电压。??基于转子磁场定向的矢量控制将定子电流分解为相互正交的转矩电流分量和??励磁电流分量，其基本控制框图如图２－７所示。??

?／?ｓ?０??ｎ?．?（２－２４）??０?ｃｏ，?Ｉ?ｓ??考虑系统延时的影响，在控制系统中可近似表示为一个一阶惯性环节，此时??开环传递矩阵可以改写为：??、／（７＞２＋４?０??，?２?、?（２－２５）??０?ｃｏ，／（Ｔｃｓ２＋ｓ）??式中７Ｖ表示系统延时。将开环传递函数改写为闭环传函标准形式，阻尼比选取工??程经验值０．７０７可以得到：??ｃｏ，?＝—?（２－２６）??２ＴＣ??利用式（２－２６）可得到系统的期望带宽，由式（２－２３）可知，电流环ＰＩ调节??器的设计性能依赖于估计参数的取值，为了在不考虑系统延迟的情况下将电流环??构建为“Ｉ”型系统，需要利用交直轴估计电感使式（２－２１）开环传函零极点对消，??因此电感变化将会对电流环控制性能产生显著影响。通过对同步旋转ＰＩ调节下??ＰＭＳＭ控制系统绘制闭环传函，对估计电感值与真值不一致时电流环的性能进行??对比分析。??


本文编号：2989717