一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法

摘要

本发明涉及一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法，该方法在一个由park，Clarke，Ipark，SVPWM，电流环PID组成的FOC电机控制算法的基础上，利用端点电压还原矢量电压程序模块和磁链辨识程序模块完成磁链辨识。该方法利用电机端点电压还原出实际的合成矢量电压，来避免了死区时间，逆变器管压降等导致实际电压并不完全等于参考电压而导致辨识结果精度不高的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子的技术领域，特别是涉及一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

电机由于其可控性强，可靠性高，常用于各种驱动场合。但是由于各个电机性能参数不同，导致针对每款电机都得单独调整其电机控制器的参数，所以电机控制器能自动辨识电机特性参数并以此自动设置控制器参数就非常重要。这其中一个电机特性参数就是电机转子磁链，该参数用于自动设置电机速度环参数。现有磁链辨识技术利用自身输出的参考合成矢量电压(以下简称参考电压)和反馈的电流计算磁链，但由于逆变器管压降，死区时间等因素的存在，参考电压并不完全等于实际的合成矢量电压(以下简称实际电压)，所以，迫切需要一种更加精准的磁链辨识方法。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法，利用电机端点电压还原出实际的合成矢量电压，来避免了死区时间，逆变器管压降等导致实际电压并不完全等于参考电压而导致辨识结果精度不高的问题。

第一方面，本发明提供了一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法，该方法包括以下步骤：

S10：利用磁链辨识程序模块输出两个恒定值的参考电流I

S20：采集电机的三相电流，通过Clarke变换，将电机a，b，c三相变换到α，β两相静止坐标系上，得到电流I

S30：通过Park变换，将α，β两相静止坐标系变换到随着电机转子转动的d，q旋转坐标系上，使电流I

S40：将参考电流I

S50：通过Ipark变换，将d，q旋转坐标系变换到α，β两相静止坐标系上，使参考电压V

S60：将参考电压V

S70：将参考电压V

S80：将合成矢量电压V

第二方面，本发明还提供了一种装置，包括：

参考电流输出模块，用于利用磁链辨识程序模块输出两个恒定值的参考电流I

三相电流采集模块，用于采集电机的三相电流，通过Clarke变换，将电机a，b，c三相变换到α，β两相静止坐标系上，得到电流I

Park变换模块，用于通过Park变换，将α，β两相静止坐标系变换到随着电机转子转动的d，q旋转坐标系上，使电流I

PID计算模块，用于将参考电流I

Ipark变换模块，用于通过Ipark变换，将d，q旋转坐标系变换到α，β两相静止坐标系上，使参考电压V

参考电压转换模块，用于将参考电压V

端点电压还原模块，用于将参考电压V

磁链计算模块，用于将合成矢量电压V

第三方面，本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法。

第四方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述计算机设备执行上述的基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法。

本发明提供的一种一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法、装置、设备及存储介质，利用端点电压计算出了实际相电压的大小，并判断实际相电压的方向，通过实际相电压计算出实际参考电压，并以实际参考电压和反馈电流计算出磁链。以此避免了死区时间，逆变器管压降等导致实际电压并不完全等于参考电压导致辨识结果精度不高的缺陷。

附图说明

图1为本发明实施例的系统整体结构示意图。

图2为本发明实施例的流程图。

图3为本发明实施例的Clarke变换的坐标系简图。

图4为本发明实施例的park变换的坐标系简图。

图5为本发明实施例的电流环PID的示意图。

图6为本发明实施例的相电压转换合成矢量电压的示意图。

图7为本发明实施例的磁链辨识装置的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

针对背景技术中的技术问题，本发明提供一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法与现有技术相比，该方法在一个由park，Clarke，Ipark，SVPWM，电流环PID组成的FOC电机控制算法的基础上，利用端点电压还原矢量电压模块和磁链辨识程序模块完成磁链辨识，并以此计算磁链，获得更加精准的磁链辨识效果。如图1所示，本发明主要包括三个模块：FOC算法程序模块、端点电压还原合成矢量电压程序模块和磁链辨识程序模块，FOC算法程序模块主要是利用采集的电机三相电流经过经过Clarke，park变换后进行电流PID控制，并将PID输出的V

如图2所示，本发明实施例中，基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法包括以下步骤：

S10：利用磁链辨识程序模块输出两个恒定值的参考电流I

S20：采集电机的三相电流，通过Clarke变换，将电机a，b，c三相变换到α，β两相静止坐标系上，得到电流I

S30：通过Park变换，将α，β两相静止坐标系变换到随着电机转子转动的d，q旋转坐标系上，使电流I

其中θ为通过电机的角度传感器获取的电机电角度。

S40：将参考电流I

Kp和Ki为用户设定的常量参数，e(t)是输入，out是输出，在第一个PID算法中，e(t)＝I

S50：通过Ipark变换，将d，q旋转坐标系变换到α，β两相静止坐标系上，使参考电压V

S60：将参考电压V

S70：将参考电压V

S71：根据端点电压V

V

V

V

S72：根据线电压计算A相的相电压Van大小，计算公式为：

S73：根据输入的V

S74：根据θ

S75：根据Van计算其余相电压，计算公式为：

Vng＝Vag-Van；

Vbn＝Vbg-Vng；

Vcn＝Vcg-Vng；

S76：如图6所示，对相电压Van、Vbn、Vcn，进行clarke变换和park变换得到电机内部的实际合成矢量电压V

S80：将合成矢量电压V

其中电机速度w为电机电角度θ微分。

至此完成磁链计算，不同于现有技术使用参考电压V

如图7所示，本发明还提供了一种基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识装置400，包括：

参考电流输出模块401，用于利用磁链辨识程序模块输出两个恒定值的参考电流I

三相电流采集模块402，用于采集电机的三相电流，通过Clarke变换，将电机a，b，c三相变换到α，β两相静止坐标系上，得到电流I

Park变换模块403，用于通过Park变换，将α，β两相静止坐标系变换到随着电机转子转动的d，q旋转坐标系上，使电流I

PID计算模块404，用于将参考电流I

Ipark变换模块405，用于通过Ipark变换，将d，q旋转坐标系变换到α，β两相静止坐标系上，使参考电压V

参考电压转换模块406，用于将参考电压V

端点电压还原模块407，用于将参考电压V

磁链计算模块408，用于将合成矢量电压V

优选的，三相电流采集模块402的Clarke变换公式为：

优选的，Park变换模块403的Park变换公式为：

其中θ为通过电机的角度传感器获取的电机电角度。

优选的，PID计算模块404中PID算法的计算公式为：

其中Kp和Ki为用户设定的常量参数，e(t)是输入，out是输出，在第一个PID算法中，e(t)＝I

优选的，Ipark变换模块405中Ipark变换公式为：

优选的，端点电压还原模块407包括：

线电压计算单元，用于根据端点电压V

V

V

V

A相相电压计算单元，用于根据线电压计算A相的相电压Van大小，其计算公式为：

参考电压方向计算单元，用于根据输入的V

A相相电压方向判断单元，用于根据θ

其余相电压计算单元，用于根据Van计算其余相电压，其计算公式为：

Vng＝Vag-Van；

Vbn＝Vbg-Vng；

Vcn＝Vcg-Vng；

实际合成矢量电压计算单元，用于对相电压Van、Vbn、Vcn，进行clarke变换和park变换得到电机内部的实际合成矢量电压V

优选的，磁链计算模块408的磁链

其中电机速度w为电机电角度θ微分。

本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明上述的基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法。

本发明还提供了计算机设备，包括：处理器及存储器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以使计算机设备执行如本发明上述的基于三相端点电压还原合成矢量电压的磁链辨识方法。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。