永磁同步电机静止状态下电感参数辨识

1、50 THE WORLD OF INVERTERS50 THE WORLD OF INVERTERS永磁同步电机静止状态下电感参数辨识The Inductance Identification of Permanent Magnet Synchronous Motor at Standstill华中科技大学周捷 Zhou Jie 摘为了在静止状态下能更加简单有效地辨识永破同步电机交-玄轴电感.本文提出了三种实用的实验法。带直涼偏的交流注入法在频域内运用傅里叶变换对电感求解；指数回 归分析法在时域内对电流响应进行指数拟合，能够较好地考虑到磁饱和效应；线性回归分析 法在时域内对电流响应进行线性拟合

2、.克服了样数回归法中电感辨识对电阻值的依锁c衣基 于TMS320F28062芯片的永磁同步电机调速平台上进行了实验.并对三种方法的辨识结果 进行了对比和分析，实验结SR说阴了以上方法的有效性。关便词：永醞同步电机；电感斜识；交潦注入；回归分析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 中图分类号】TM351文献标识码B 文章缄号1561-0330 ( 2015 ) 05-0050-0550 THE WORLD OF INVERTERS50 THE WORLD OF INVERTERS1引言永磁同步电机调速系统的动、静 态性能和精确控制都依赖于准确的 电机参数：定子电阻、d轴电感、q 轴电感和转子永磁磁链。其中，d轴、 q轴电感由于其磁饱和效应和交叉耦 合效理，使得电感的精确辨识难度更 大且更具挑战性。许

6、多有效的方法也 应用到电感辨识中，主要有解析法、 有限元法、实验法三类。解析法和有限元法都需要电机内 部结构及材料等原始设计參数的支 持，这些参数由于设计技术机密难以 获得，而且模型、材料、分析的误差 环节多，且最终需要实验法修正，故 并不实用，实验法则算法简单、易于 实现并且不需要额外的装置和设备。 但是现有的实验法则或多或少有一 些限制条件，使得适用性不强，归纳 已有实验法中的不足之处有以下几 点：转子磁极位置必须可观测且 锁定；转子磁链必须已知；d、 q电感无法在同个接线电路中测谊； 电机中线必须引岀可接点。为了改进这些不足，本文提出了 三种更简单有效实验法来对永磁同 步电机电感参数进行

7、自动测量，并在 基于TMS320F28062的永磁同步电 机调速系统平台上进行实脸，实脸结 果证明了这三种方法具有工程实用 性。50 THE WORLD OF INVERTERS图1电感辨识控制框图2永磁同步电机数学模型永磁同步电机在同步旋转坐标系下的定子电压方程 为：Ud=R)d+PWd_3¥q(D式中："uq9 4几和分别是dq轴下的 定子电压、定子电涼和磁链，R*是定子电阻，©为电角 速度。定子磁链方程：Pd = 3d+P/(2)屮产Ljq式中：Ld和Lq为dq轴电感，0/为转子磁链。电磁转矩方程：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电感辨识3.1交流注入法带直流偏置的交流注入法的基本思想：分别在d轴. q轴注入带直流偏置的交流电流，采取电流闭环控制得 到给定电压.然后从固定角度巳向电机注入电压；采集 电压和电流，并利用傅里叶变换提取其基波信号，通过 基波电压和基波电流的幅值相位关系求解电感值。控制原理图如图1所示。A： J的辨识辨识Ld时，在d轴注入适当幅值的交流电流sincot, 根据电磁转矩方程.通过令石=0并给i；加上直流偏置 Ioc141来使电机转子保持静止：C=/>

9、;C+SinV>0转子静止时，dp轴等效电路如图2,根据基波电压、 基波电流的关系和等效电路图，可得到：(cos + J sin+ ja)eLd(7)其中iu、山i为基波电压、电流幅值；©为基波电 压和电流的相位差。求解(7)中方程得到d轴电感：(8)B： Lq的辨识辨识Lq时，在q轴注入交流电流Sinwt,为保证 转子保持静止，需要给定i; 一个合适的直流偏色，令 h =【DC *i：=Jnc(9)C = sin cot注入电流信号i；和i；后，同A中分析过程可得q轴 电感：一 QJ (3.2指数回归分析法通过给静止的电机注入一定幅值的脉冲电压，其电流 的响应的物理过程正可以用指数回归分析法来分析， 从而获取电感参数。A： Ld的辨识为了保持电机转子静止，在辨识电感之前，先对电 机做宜流实验使电机转子d轴与e角重合：固定角度 6=0,施加适当福值脉冲电压，待定子相电流达到稳态后 关断功率开关管，永磁同步电机处于自由状态，再向永