一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法与流程

本发明涉及电机控制，具体涉及一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法。

背景技术：

1、在当今的工业和自动化领域，永磁同步电机以其卓越的性能，包括高效率、高功率因数、低噪音以及优良的动态响应特性，成为了最受青睐的驱动解决方案之一。这类电机因其可靠性高和维护需求低，广泛应用于电动汽车、工业机械臂、航空航天以及家用电器等多种领域。随着技术的不断发展和应用领域的不断拓宽，对永磁同步电机的控制要求也越来越高。这些先进控制算法通常依赖于电机的数学模型进行实现。而电机的电阻、电感以及磁链等模型参数的准确与否直接影响到控制算法的性能，进而决定了电机控制的精度和效率。

2、对此，现有技术中已存在有较多的技术方案。

3、比如，专利申请号为cn202110931783.5的文件公开了基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法，参数辨识方法包括以下步骤：在永磁同步电机的矢量控制的基础上，对逆变器非线性进行研究，考虑逆变器死区时间对参数辨识的影响并针对死区时间带来的误差电压进行在线死区补偿；在死区补偿的基础上采用电流环执行速率即以快执行速率的最小二乘法进行在线辨识，辨识d轴电感和q轴电感；在死区补偿的基础上采用转速环执行速率，辨识d轴电感和q轴电感，定子电阻，转子磁链。采用两种不同执行速率的最小二乘法实现对电机的定子电阻，d轴电感，q轴电感，转子磁链四个参数的同时在线辨识，解决电压方程欠秩问题，提高辨识精度。

4、再比如，专利申请号为cn202211219647.4的文件公开了一种自动修正永磁同步电机参数偏移的无位置模型预测控制系统，该系统包括由速度环无差拍模型预测控制和电流环有限集模型预测控制构成的双环模型预测控制系统；基于改进型无微分扰动观测原理构建的位置与负载转矩观测器；参数辨识通过基于遗忘因子递推最小二乘法模型来实现。可以实现永磁同步电机的无位置模型预测控制，并且当参数发生参数偏移时，通过辨识环矫正，实现电机的精确控制。方案考虑了实时参数变化对模型预测控制器与位置观测器的影响，保证了整个系统的平稳与鲁棒运行。

5、但是，在实际实施过程中，发明人发现，在永磁同步电机驱动系统中，控制器输出的电压指令并不完全等同于实际作用在电机端的电压。逆变器死区时间、功率器件导通压降、开关延迟以及寄生参数等非线性因素会引入与相电流相关的综合误差电压。若在参数辨识过程中直接使用未补偿的电压指令作为辨识模型输入，容易将逆变器电压误差误认为电机电阻、电感或磁链变化。现有在线观测器式补偿方法往往依赖电机模型参数，容易与待辨识参数形成耦合；仅针对死区时间的补偿也难以覆盖导通压降、开关延迟、器件差异和寄生参数共同造成的综合非线性误差

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法。

2、具体技术方案如下：一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法，包括：步骤s1：对待辨识电机获取综合非线性误差并对三相电压进行补偿得到补偿dq轴电压；步骤s2：根据所述补偿dq轴电压建立dq轴离散辨识模型；

3、所述dq轴离散辨识模型为带遗忘因子的递推最小二乘辨识格式；步骤s3：于离线阶段对d轴注入激励并进行辨识得到离线辨识结果；步骤s4：基于所述离线辨识结果对所述待辨识电机的控制器参数进行整定并启动所述待辨识电机；步骤s5：于在线状态下基于所述dq轴离散辨识模型进行参数辨识得到电机参数。

4、另一方面，所述步骤s1包括：步骤s11：对所述待辨识电机生成多个非均匀标定节点并测量所述综合非线性误差；步骤s12：基于所述综合非线性误差建立电压补偿表；步骤s13：针对离线辨识阶段预定的离线目标电流构建预估dq轴电压；步骤s14：基于所述离线目标电流对所述电压补偿表进行查表并补偿所述预估dq轴电压得到所述补偿dq轴电压。

5、另一方面，所述步骤s11包括：步骤s111：对所述待辨识电机配置最大标定电流、最小标定电流和单向标定节点数量作为标定配置信息；步骤s112：基于所述配置标定信息配置多个所述非均匀标定节点；步骤s113：将所述待辨识电机的转子拖动至预设角度，并分别对每个所述非均匀标定节点输入d轴标定电流指令，以采集稳态下的d轴标定电流和对应的d轴标定电压；步骤s114：根据所述d轴标定电流和所述d轴标定电压计算所述综合非线性误差。

6、另一方面，所述步骤s112中，在所述最大标定电流和所述最小标定电流间确定低电流密集区阈值；针对标定电流小于所述低电流密集区阈值大于所述最小标定电流的部分采用第一密度的对数节点生成所述非均匀标定节点；针对所述标定电流大于所述低电流密集区阈值小于所述最大标定电流的部分采用第二密度的对数节点生成所述非均匀标定节点；所述第二密度小于所述第一密度。

7、另一方面，所述步骤s3和所述步骤s5中，均基于所述电压补偿表对采样值进行补偿后再进行辨识。

8、另一方面，所述步骤s2包括：步骤s21：针对所述补偿dq轴电压建立离散化电机dq轴模型；步骤s22：将所述离散化电机dq轴模型再转化为具有最小二乘辨识格式的最小二乘辨识模型；步骤s23：对所述最小二乘辨识模型进行优化得到所述dq轴离散辨识模型。

9、另一方面，所述离散化电机dq轴模型包括：

10、；

11、式中，为经过逆变器非线性补偿后的d轴电压，分别为经过逆变器非线性补偿后的q轴电压，为d轴电流，为q轴电流，为转速，为采样时间，表示采样时刻，

、

、

、为电机参数；

12、所述最小二乘辨识模型包括：

13、；

14、所述最小二乘辨识模型中，为模型输入；

15、为模型输出，为电机参数；

16、所述dq轴离散辨识模型包括：

17、；

18、式中，为增益向量，为协方差矩阵，为单位矩阵，为遗忘因子，。

19、另一方面，所述步骤s3包括：步骤s31：在所述待辨识电机的d轴设置第一电压激励，并测量对应的第一d轴电流数据；所述第一电压激励为m序列激励；步骤s32：根据所述第一d轴电流数据结合所述dq轴离散辨识模型计算得到所述离线辨识结果。

20、另一方面，所述步骤s4包括：步骤s41：基于所述控制器参数启动所述待辨识电机；步骤s42：在所述待辨识电机的d轴设置第二电压激励，并测量对应的第二d轴电流数据；所述第二电压激励为m序列激励；步骤s43：根据所述第二d轴电流数据结合所述dq轴离散辨识模型计算得到所述在线辨识结果。

21、一种存储介质，包括计算机指令，当计算机设备执行所述计算机指令时，执行上述的永磁同步电机参数辨识方法。

22、上述技术方案具有如下优点或有益效果：针对现有技术中的电机控制系统因器件问题容易引入较多的非线性误差导致辨识结果不准确的问题，通过预先对电机测量综合非线性误差并进行补偿得到补偿dq轴电压，再先后进行离线、在线阶段的辨识，提高了辨识的准确度，避免了非线性误差问题导致电机参数偏移，辨识和控制不准确的问题。