具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中的缩略语和关键术语定义：

交轴：又称d轴，如图1所示，d轴定义为永磁同步电机转子磁极的N极方向。

直轴：又称q轴，如图1所示，q轴定义为d轴正方向逆时针旋转90°方向。

α轴：如图1所示，α轴定义在0°方向。

β轴：如图1所示，β轴定义在90°方向。

交轴电感：又称d轴电感，Ld。

直轴电感：又称q轴电感，L_q。

α轴电感：又称d轴电感，L_α。

β轴电感：又称q轴电感，L_β。

α轴电压：V_α。

β轴电压：V_β。

α轴电流：i_α。

β轴电流：i_β。

d轴电压：V_d。

q轴电压：V_q。

d轴电流：i_d。

q轴电流：i_q。

LCR：电感电容电阻。

图2为本发明实施例的永磁同步电机逆变器示意图，逆变器6个开关Q1-Q6的开通关断组合产生的空间电压矢量的定义如表1所示。C为逆变器直流电容，其电压为Vdc。

表1空间电压矢量V₁～V₆定义，通用三相逆变器的开关状态

实施例1：

该实施例的永磁同步电机交直轴电感快速估算方法，如图3所示，主要包括以下步骤：

S1、输出永磁同步电机逆变器的一个空间电压矢量，将其施加到三相绕组，并持续一定时间，在结束时刻采集三相响应电流；

S2、一次采集完成后，等待三相响应电流归零，然后按照相同的方式施加其他2-5个空间电压矢量，并采集相应的三相响应电流；

S3、根据采集的三相响应电流计算永磁同步电机α、β轴下的电流i_α,i_β；

S4、根据施加的空间电压矢量计算永磁同步电机α、β轴下的电压，并计算各电压时间积分；

S5、根据电流i_α,i_β及各电压时间积分，计算永磁同步电机α、β轴下的电感矩阵；

S6、根据α、β轴下的电感矩阵计算永磁同步电机交、直轴的电感。

具体地，6个空间矢量电压施加到电机三相绕组，采集对应的三相电流响应。空间电压矢量V₁～V₆中，每个空间电压矢量施加到电机三相绕组后产生三相电流响应，在每个空间电压矢量施加结束时刻，采集三相电流响应i_u1～i_u6,i_v1～i_v6,i_w1～i_w6。三相电流响应在α、β坐标系下的表达式为i_α1～i_α6,i_β1～i_β6。

原则上，各空间电压矢量施加时间t₁～t₆为相同值。由于空间电压矢量施加时间即使不相同，也能在计算里通过折算，推导出施加时间相等时的等效电流响应，因此，各空间电压矢量施加时间t₁～t₆可设定为不同值。

实施例2：

该实施例以凸极永磁同步电机为例，且依次施加空间电压矢量V₁、V₆、V₂、V₅、V₄、V₃，其d轴和q轴电感的估算方法如图4所示，具体包括以下步骤：

步骤101：输出空间电压矢量V₁，施加到三相绕组，施加时间为t₁；

步骤102：空间电压矢量V₁施加结束时刻采集三相响应电流i_u1，i_v1，i_w1；

步骤103：不输出任何空间电压矢量，等待三相响应电流归零；

步骤201：输出空间电压矢量V₆，施加到三相绕组，施加时间为t₆；

步骤202：空间电压矢量V₆施加结束时刻采集三相响应电流i_u6，i_v6，i_w6；

步骤203：不输出任何空间电压矢量，等待三相响应电流归零；

步骤301：输出空间电压矢量V₂，施加到三相绕组，施加时间为t₂；

步骤302：空间电压矢量V₂施加结束时刻采集三相响应电流i_u2，i_v2，i_w2；

步骤303：不输出任何空间电压矢量，等待三相响应电流归零；

步骤401：输出空间电压矢量V₅，施加到三相绕组，施加时间为t₅；

步骤402：空间电压矢量V₅施加结束时刻采集三相响应电流i_u5，i_v5，i_w5；

步骤403：不输出任何空间电压矢量，等待三相响应电流归零；

步骤501：输出空间电压矢量V₄，施加到三相绕组，施加时间为t₄；

步骤502：空间电压矢量V₄施加结束时刻采集三相响应电流i_u4，i_v4，i_w4；

步骤503：不输出任何空间电压矢量，等待三相响应电流归零；

步骤601：输出空间电压矢量V₃，施加到三相绕组，施加时间为t₃；

步骤602：空间电压矢量V₃施加结束时刻采集三相响应电流i_u3，i_v3，i_w3；

步骤603：不输出任何空间电压矢量，等待三相响应电流归零；

步骤701：计算α、β轴下各电压时间积分v_α1t₁～v_α6t₆,v_β1t₁～v_β6t₆；

步骤702：计算α、β轴下电流响应i_α1～i_α6,i_β1～i_β6；

步骤703：计算d、q轴电感L_d,L_q。

其中，表2为空间电压矢量V_1-V₆分解到α、β轴下电压v_α1-6,v_β1-6的大小关系。V_dc为逆变器直流电容的电压。

表2空间电压矢量与α、β轴下各电压的大小关系

本发明的电压电流电感波形的原理图如图5所示。各空间电压矢量V₁～V₆作用相应的时间t₁～t₆。在t_1-t₆的结束时刻采集响应电流i_α1～i_α6,i_β1～i_β6。通过本发明的计算方法推算d、q轴电感L_d,L_q。

三相电流i_u，i_v，i_w与α、β轴下电流i_α,i_β的变换关系：

其中，k∈{1,2,3,4,5,6}。

利用α、β轴下电压v_α1-6,v_β1-6，电压作用时间t₁～t₆，电流i_α1-6,i_β1-6，计算α、β轴下的电感矩阵L_αβ：

利用α、β轴下的电感矩阵L_αβ，计算d、q轴电感L_d,L_q。

实施例3：

与实施例2相比，本实施例改变了空间电压矢量的个数和施加顺序。本实施例依次将V₁、V₂、V₄或V₃、V₅、V₆三个空间电压矢量施加到电机三相绕组。各空间电压矢量施加时间为t₁～t₃。各空间电压矢量施加顺序任意，得到对应的三相电流响应。上述公式中，未使用的电压电流信号设置为0即可。

实施例4：

与实施例3相比，本实施例改变了空间电压矢量的个数和施加顺序。本实施例依次使用V₁、V₃、V₄、V₆或V₂、V₃、V₄、V₅或V₁、V₂、V₅、V₆四个空间电压矢量施加到电机三相绕组。各空间电压矢量施加时间为t₁～t₄。各空间电压矢量施加顺序任意。得到对应的三相电流响应。上述公式中，未使用的电压电流信号设置为0即可。

为了实现上述实施例的方法，本发明还提供了永磁同步电机交直轴电感快速估算系统，包括：

空间电压矢量施加模块，用于将永磁同步电机逆变器输出的多个空间电压矢量分别施加到三相绕组，并持续一定时间；

采集模块，用于在各个空间电压矢量施加结束时刻采集相应的三相响应电流；采集完成后，等待三相响应电流归零；

计算模块，用于根据采集的三相响应电流计算永磁同步电机α、β轴下的电流i_α,i_β；根据施加的空间电压矢量计算永磁同步电机α、β轴下的电压，并计算各电压时间积分；根据电流i_α,i_β及各电压时间积分，计算永磁同步电机α、β轴下的电感矩阵；根据α、β轴下的电感矩阵计算永磁同步电机交、直轴的电感。

进一步地，空间电压矢量施加模块施加的多个空间电压矢量的顺序任意，施加时间相同。

进一步地，空间电压矢量施加模块施加的多个空间电压矢量的顺序任意，若施加时间不同，则通过折算，推导出施加时间相等时的等效电流响应。

系统的各个模块均是为了实现上述方法功能，可直接参照上述方法过程，具体功能在此不赘述。

综上，本发明的永磁同步电机的d轴和q轴电感的估算方法。在静止状态下，数个空间矢量电压施加到电机三相绕组，各自得到对应的电流响应，利用这些电压电流信号快速估计电机的d、q轴电感。本发明不需额外的测试仪，不需分离电机与逆变器总成，不增加硬件成本。实现计算过程迅速，低噪声，高精度的d轴和q轴电感的估算。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。