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永磁同步电机具有运行效率高、起动转矩大以及功率(转矩)密度高的特点,在伺服系统领域内应用广泛。定子电阻、电感与永磁磁链等参数对电机伺服系统控制器设计与状态监测尤为重要,电机拖动负载工作后电流增大,定、转子铁芯及绕组温度升高,气隙磁场出现饱和,导致电气参数发生变化,降低了电机控制精度等性能。针对上述问题,本文研究永磁同步电机的电气参数(电阻、电感、永磁磁链)在线辨识方法以及逆变器非线性因素的补偿方案,提出提高参数辨识精度的优化算法,搭建实验平台并进行实验验证。
主要研究内容如下:
(1)分析永磁同步电机的数学建模与坐标变换原理,推导永磁同步电机电气参数在线辨识方程,给出电气参数的离线辨识方案。
(2)分析电压源型逆变器非线性因素及导致的电压畸变,搭建电机控制实验平台,进行逆变器非线性补偿方法的实验研究。通过补偿时间来调节开关管的导通/关断时间,研究不同电机转速下的电压畸变和电流六次谐波的抑制效果。
(3)研究基于模型参考自适应算法的永磁同步电机电气参数在线辨识方法,实现分步辨识电机的电阻、永磁磁链和电感参数;对比各待辨识参数对电机转速的敏感性,以提高参数辨识自适应律的鲁棒性;分析电阻初始值选取对参数辨识结果的影响,有效解决辨识初值的给定问题,减小各参数辨识误差。
(4)研究基于最小二乘算法的永磁同步电机电气多参数同时辨识算法,分析最小二乘法的数学原理、递推最小二乘法、带遗忘因子的递推最小二乘法,实验验证参数辨识方法的有效性;进一步,提出适用于表贴式永磁同步电机参数辨识的改进型递推最小二乘法,有效提高辨识精度。
(5)研究基于双稳态恒转矩算法的永磁同步电机参数在线辨识模型,讨论d轴短时间注入电流的应用条件。实验验证参数辨识算法的有效性、逆变器非线性因素的补偿效果和等效电阻计算方法的正确性。
主要研究内容如下:
(1)分析永磁同步电机的数学建模与坐标变换原理,推导永磁同步电机电气参数在线辨识方程,给出电气参数的离线辨识方案。
(2)分析电压源型逆变器非线性因素及导致的电压畸变,搭建电机控制实验平台,进行逆变器非线性补偿方法的实验研究。通过补偿时间来调节开关管的导通/关断时间,研究不同电机转速下的电压畸变和电流六次谐波的抑制效果。
(3)研究基于模型参考自适应算法的永磁同步电机电气参数在线辨识方法,实现分步辨识电机的电阻、永磁磁链和电感参数;对比各待辨识参数对电机转速的敏感性,以提高参数辨识自适应律的鲁棒性;分析电阻初始值选取对参数辨识结果的影响,有效解决辨识初值的给定问题,减小各参数辨识误差。
(4)研究基于最小二乘算法的永磁同步电机电气多参数同时辨识算法,分析最小二乘法的数学原理、递推最小二乘法、带遗忘因子的递推最小二乘法,实验验证参数辨识方法的有效性;进一步,提出适用于表贴式永磁同步电机参数辨识的改进型递推最小二乘法,有效提高辨识精度。
(5)研究基于双稳态恒转矩算法的永磁同步电机参数在线辨识模型,讨论d轴短时间注入电流的应用条件。实验验证参数辨识算法的有效性、逆变器非线性因素的补偿效果和等效电阻计算方法的正确性。