在实际运行过程中,永磁同步电机的电气参数将受到温度、磁饱和等诸多物理因素的影响而发生偏移,进而影响到效率最优控制、电流解耦控制等优化算法的运行效果。因此,为实现高性能电机控制,永磁同步电机的多电气参数在线辨识显得尤为重要。然而,现有参数辨识方法并未考虑铁磁损耗的影响,更未关注铁磁损耗随电流的偏移情况,所以在辨识精度上仍存在提升空间。
浙江大学电气工程学院、浙江省电机系统智能控制与变流技术重点实验室的马铱林、袁浩等学者,综合考虑铁磁损耗、铜损,将其集总为电磁损耗,并基于串联电磁损耗电阻模型,提出一种考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法。
图1 电机实验平台示意图
该方法首先提出等效电磁损耗电阻随电流偏移的电机模型;其次由此设计同时考虑磁饱和、等效电磁损耗电阻偏移的直流信号注入在线参数辨识方法;由于待求解方程组较多,采用最小方均算法进行参数求解;最后通过实验测试所提方法的准确性。测试结果表明,与正弦信号注入法、传统直流信号注入法相比,所提方法的参数精度有所提升。
研究者指出,该在线参数辨识方法可应用于效率优化在线搜索控制、转矩估测器、电机故障状态检测等应用领域。例如,倘若需要将所提方法与在线搜索控制进行适配,则应当推导满足转矩恒定、有功功率迭代降低、参数辨识矩阵满秩等特征的可变dq电流增量计算式,其中,转矩恒定应依靠所提方法的参数辨识结果计算实现;并且综合设计注入信号(幅值与周期)、参数辨识迭代步长、电流增量计算时序等内容,在确保参数辨识可以在电流增量计算之前完成迭代的同时,尽可能减小转矩与效率波动,并加快参数迭代与在线搜索的速度。
本工作成果发表在2023年第22期《电工技术学报》,论文标题为“考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法”。本课题得到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。