一种控制器及电机参数识别装置

文档序号:814348 发布日期:2021-03-26 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种控制器及电机参数识别装置 (Controller and motor parameter identification device ) 是由 余水秀 吕向前 蒋德凯 于 2019-11-22 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种控制器及电机参数识别装置,在对电机定位后,电机开环运行前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,实现对电机电阻以及d轴电感和q轴电感的识别。在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,实现对采样周期内电机的感应电压常数的识别。本发明实现了电机参数的自动识别。(The invention provides a controller and a motor parameter identification device, which are used for identifying motor resistance, d-axis inductance and q-axis inductance by controlling the electrification of a motor and collecting electric parameters representing the current of the motor after the motor is positioned and before the motor runs in an open loop mode. After the motor enters a stable closed-loop control stage, the identified motor parameters and the motor operation parameters are led into a parameter self-adaptive adjustment model for calculation in a sampling period, so that the identification of the induced voltage constant of the motor in the sampling period is realized. The invention realizes the automatic identification of the motor parameters.)

一种控制器及电机参数识别装置

本申请要求于2019年09月26日提交中国专利局、申请号为201910916519.7、发明名称为“一种永磁同步电机参数识别方法、装置及控制器”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域,更具体的,涉及一种电机参数识别装置及控制器。

背景技术

电机在变频控制领域应用较为广泛,变频控制一般采用矢量控制方法,特别在压缩机控制中,一般采用无传感器矢量控制。

矢量控制需要估算电机转子的位置信息,目前虽然存在多种位置信息的估算方法,但是每种估算方法需要在电机运行前取得电机参数,因此,怎样实现自动化识别电机参数成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种控制器及电机参数识别装置,实现电机参数的自动识别。

为了实现上述发明目的,本发明提供的具体技术方案如下:

一种控制器,用于控制电机,包括以下电机参数识别方法:

在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机电阻以及d轴电感和q轴电感;

在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,已识别电机参数包括已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感;

根据已识别电机参数和感应电压常数进行电机控制。

可选的,所述通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机电阻,包括:

在第一检测时间内向电机注入第一d轴电压;

计算在所述第一检测时间内采集到的电流的平均值,记为第一电流平均值;

在第二检测时间内向电机注入第二d轴电压;

计算在所述第二检测时间内采集到的电流的平均值,记为第二电流平均值;

根据所述第一d轴电压、所述第一电流平均值、所述第二d轴电压、所述第二电流平均值与电机电阻的计算关系,计算得到电机电阻。

可选的,所述通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机的d轴电感和q轴电感,包括:

向电机注入预设频率和预设幅值的电压信号,使电机产生预设频率的电流信号;

检测电机在静止坐标系的两相电流值Iα和Iβ

依据两相电流值Iα和Iβ,计算正序电流Ish+和负序电流Ish-;

根据正序电流Ish+、负序电流Ish-与d轴电感和q轴电感的计算关系,计算电机的d轴电感和q轴电感。

可选的,所述在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数,包括:

在所述采样周期内采样得到电机运行参数,所述电机运行参数包括电机转速、d轴电压值、q轴电压值和q轴电流值;

将所述电机运行参数与已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感导入所述参数自适应调整模型中的参数调整公式中,计算得到q轴电流的估算值,其中,参数自适应调整模型中的参数调整公式如下:

其中,为电流微分值,Rs为电机电阻,ω为电机转速,为d轴电流的估算值,为q轴电流的估算值,Ld为d轴电感,Lq为q轴电感,ud为d轴电压,uq为q轴电压,为采样周期内电机的感应电压常数;

将感应电压常数初始值、q轴电流的估算值、所述电机运行参数和已识别电机参数导入所述参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式中,计算得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式如下:

其中,为推算的感应电压常数,为感应电压常数初始值,Kp、Ki为PI控制系数,iq为q轴电流,为q轴电流的估算值,ω为电机转速,Lq为q轴电感。

一种电机参数识别装置,包括:

电阻识别单元,用于在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机电阻;

电感识别单元,用于在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别d轴电感和q轴电感;

感应电压常数识别单元,用于在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,已识别电机参数包括已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感。

可选的,所述电阻识别单元,具体用于:

在第一检测时间内向电机注入第一d轴电压;

计算在所述第一检测时间内采集到的电流的平均值,记为第一电流平均值;

在第二检测时间内向电机注入第二d轴电压;

计算在所述第二检测时间内采集到的电流的平均值,记为第二电流平均值;

根据所述第一d轴电压、所述第一电流平均值、所述第二d轴电压、所述第二电流平均值与电机电阻的计算关系,计算得到电机电阻。

可选的,所述电感识别单元,具体用于:

向电机注入预设频率和预设幅值的电压信号,使电机产生预设频率的电流信号;

检测电机在静止坐标系的两相电流值Iα和Iβ

依据两相电流值Iα和Iβ,计算正序电流Ish+和负序电流Ish-;

根据正序电流Ish+、负序电流Ish-与d轴电感和q轴电感的计算关系,计算电机的d轴电感和q轴电感。

可选的,所述感应电压常数识别单元,具体用于:

在所述采样周期内采样得到电机运行参数,所述电机运行参数包括电机转速、d轴电压值、q轴电压值和q轴电流值;

将所述电机运行参数与已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感导入所述参数自适应调整模型中的参数调整公式中,计算得到q轴电流的估算值,其中,参数自适应调整模型中的参数调整公式如下:

其中,为电流微分值,Rs为电机电阻,ω为电机转速,为d轴电流的估算值,为q轴电流的估算值,Ld为d轴电感,Lq为q轴电感,ud为d轴电压,uq为q轴电压,为采样周期内电机的感应电压常数;

将感应电压常数初始值、q轴电流的估算值、所述电机运行参数和已识别电机参数导入所述参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式中,计算得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式如下:

其中,为推算的感应电压常数,为感应电压常数初始值,Kp、Ki为PI控制系数,iq为q轴电流,为q轴电流的估算值,ω为电机转速,Lq为q轴电感。

本发明的有益效果如下:

本发明公开的控制器,在对电机定位后,电机开环运行前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,实现对电机电阻以及d轴电感和q轴电感的识别。在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到采样周期内电机的感应电压常数的识别,从而实现了电机参数的自动识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种电机参数识别流程示意图;

图2为本发明实施例公开的一种电机参数识别方法的流程示意图;

图3为本发明实施例公开了一种电机电阻识别方法的流程示意图;

图4为本发明实施例公开了一种电机d轴电感和q轴电感的识别示意图;

图5为本发明实施例公开的一种电机感应电压常数识别方法的流程示意图;

图6为本发明实施例公开的一种电机参数识别装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

发明人通过研究发现:电机参数包括d轴电感Ld,q轴电感Lq,电阻R,感应电压常数,目前一般预先将电机参数存储在芯片存储区,在电机启动时,直接调用芯片存储区的电机参数即可。然而,当电机更换时,电机参数需要手动重置,一般需要重新烧写程序或EEPROM数据,如果电机大规模更换时,会带来巨大的人力物力资源浪费。

为了解决上述技术问题,本实施例公开了一种控制器,用于电机控制,尤其适用于永磁同步电机控制,请参阅图1,在对电机定位之后且在电机开环运行之前,增加电阻、d轴电感和q轴电感识别阶段,并在电机进入稳定闭环控制阶段后,计算采样周期内电机的感应电压常数,实现电机参数的自动识别。为进行电机控制,利用识别或得到的电机参数对芯片存储区的电机参数进行更新,进而利用更新后的电机参数进行电机控制。

具体的,请参阅图2,本实施例公开的电机参数识别方法包括以下步骤:

S101:在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机电阻以及d轴电感和q轴电感;

请参阅图3,电机电阻识别方法包括如下步骤:

S201:在第一检测时间内向电机注入第一d轴电压;

S202:计算在所述第一检测时间内采集到的电流的平均值,记为第一电流平均值;

S203:在第二检测时间内向电机注入第二d轴电压;

S204:计算在所述第二检测时间内采集到的电流的平均值,记为第二电流平均值;

S205:根据所述第一d轴电压、所述第一电流平均值、所述第二d轴电压、所述第二电流平均值与电机电阻的计算关系,计算得到电机电阻。

需要说明的是,第一检测时间的时长可以与第二检测时间的时长相同,如都设置为2秒。

电机电阻的计算公式如下:

其中,Rs为电机电阻,U1为第一d轴电压,U2为第二d轴电压,idave1为第一电流平均值,idave2为第二电流平均值。

请参阅图4,在识别d轴电感和q轴电感时,首先将电机定位于某个角度为θ_set,再向电机静止坐标系中注入预设频率和预设幅值的Uα、Uβ电压指令再使Uα、Uβ电压指令通过座标转换得到d,q轴Ud、Uq电压指令,最终再通过坐标转换,得到得到三相电压Uu、Uv和Uw,使电机产生预设频率的电流信号

采集三相电流Iu、Iv和Iw,并通过座标转换把三相电流转换为静止座标系的两相电流Iα、Iβ

两相电流Iα、Iβ分别按照不同角度(Pi/2-θh)和(θh-Pi/2-2*θset),进行坐标转换、低通滤波处理以及平方和开方处理,得到正序电流Ish+和负序电流Ish-。

进一步对正序电流Ish+和负序电流Ish-进行计算,得到电机的d轴电感Ld和q轴电感Lq。

S102:在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数。

其中,已识别电机参数包括上述已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感。

进一步的,本申请实施例提供的控制器,包括上述电机参数识别方法,在上述电机参数识别方法的基础上,利用识别或得到的电机参数对芯片存储区的电机参数进行更新,进而利用更新后的电机参数进行电机控制。

请参阅图5,电机的感应电压常数的计算方法如下:

S301:在采样周期内采样得到电机运行参数,电机运行参数包括电机转速、d轴电压值、q轴电压值和q轴电流值;

S302:将电机运行参数与已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感导入参数自适应调整模型中的参数调整公式中,计算得到q轴电流的估算值;

其中,参数自适应调整模型中的参数调整公式如下:

其中,为电流微分值,Rs为电机电阻,ω为电机转速,为d轴电流的估算值,为q轴电流的估算值,Ld为d轴电感,Lq为q轴电感,ud为d轴电压,uq为q轴电压,为采样周期内电机的感应电压常数。

S303:将感应电压常数初始值、q轴电流的估算值、电机运行参数和已识别电机参数导入参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式中,计算得到采样周期内电机的感应电压常数。

其中,参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式如下:

其中,为推算的感应电压常数,为感应电压常数初始值,Kp、Ki为PI控制系数,iq为q轴电流,为q轴电流的估算值,ω为电机转速,Lq为q轴电感。

本实施例公开的电机参数识别方法,在对电机定位后,电机开环运行前,通过向电机注入电压信号并采集电机电流,实现对电机电阻以及d轴电感和q轴电感的识别。在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,实现对采样周期内电机的感应电压常数的识别。可见,本发明实现了在线自动化识别电机参数。

基于上述实施例公开的一种电机参数识别方法,本实施例对应公开了一种电机参数识别装置,请参阅图6,该装置包括:

电阻识别单元601,用于在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机电阻;

电感识别单元602,用于在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别d轴电感和q轴电感;

感应电压常数识别单元603,用于在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,已识别电机参数包括已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感。

可选的,所述电阻识别单元601,具体用于:

在第一检测时间内向电机注入第一d轴电压;

计算在所述第一检测时间内采集到的电流的平均值,记为第一电流平均值;

在第二检测时间内向电机注入第二d轴电压;

计算在所述第二检测时间内采集到的电流的平均值,记为第二电流平均值;

根据所述第一d轴电压、所述第一电流平均值、所述第二d轴电压、所述第二电流平均值与电机电阻的计算关系,计算得到电机电阻。

可选的,所述电感识别单元602,具体用于:

向电机注入预设频率和预设幅值的电压信号,使电机产生预设频率的电流信号;

检测电机在静止坐标系的两相电流值Iα和Iβ

依据两相电流值Iα和Iβ,计算正序电流Ish+和负序电流Ish-;

根据正序电流Ish+、负序电流Ish-与d轴电感和q轴电感的计算关系,计算电机的d轴电感和q轴电感。

可选的,所述感应电压常数识别单元603,具体用于:

在所述采样周期内采样得到电机运行参数,所述电机运行参数包括电机转速、d轴电压值、q轴电压值和q轴电流值;

将所述电机运行参数与已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感导入所述参数自适应调整模型中的参数调整公式中,计算得到q轴电流的估算值,其中,参数自适应调整模型中的参数调整公式如下:

其中,为电流微分值,Rs为电机电阻,ω为电机转速,为d轴电流的估算值,为q轴电流的估算值,Ld为d轴电感,Lq为q轴电感,ud为d轴电压,uq为q轴电压,为采样周期内电机的感应电压常数;

将感应电压常数初始值、q轴电流的估算值、所述电机运行参数和已识别电机参数导入所述参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式中,计算得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式如下:

其中,为推算的感应电压常数,为感应电压常数初始值,Kp、Ki为PI控制系数,iq为q轴电流,为q轴电流的估算值,ω为电机转速,Lq为q轴电感。

本实施例公开的电机参数识别装置,在对电机定位后,电机开环运行前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,实现对电机电阻以及d轴电感和q轴电感的识别。在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,实现对采样周期内电机的感应电压常数的识别。可见,本发明实现了在线自动化识别电机参数。

本发明还公开了一种控制器,用于控制电机,包括存储器和处理器;

所述存储器,用于存储程序;

所述处理器,用于运行所述程序,当所述处理器运行所述程序时,所述处理器实现了如下电机参数识别方法:

在对电机定位之后且在电机开环运行之前,通过控制电机通电并采集表征电机电流的电参数,识别电机电阻以及d轴电感和q轴电感;

在电机进入稳定闭环控制阶段后,在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,已识别电机参数包括已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感。

进一步,所述通过向电机注入电压信号并采集电机电流,识别电机电阻,包括:

在第一检测时间内向电机注入第一d轴电压;

计算在所述第一检测时间内采集到的电流的平均值,记为第一电流平均值;

在第二检测时间内向电机注入第二d轴电压;

计算在所述第二检测时间内采集到的电流的平均值,记为第二电流平均值;

根据所述第一d轴电压、所述第一电流平均值、所述第二d轴电压、所述第二电流平均值与电机电阻的计算关系,计算得到电机电阻。

进一步,所述通过向电机注入电压信号并采集电机电流,识别电机的d轴电感和q轴电感,包括:

向电机注入预设频率和预设幅值的电压信号,使电机产生预设频率的电流信号;

检测电机在静止坐标系的两相电流值Iα和Iβ

依据两相电流值Iα和Iβ,计算正序电流Ish+和负序电流Ish-;

根据正序电流Ish+、负序电流Ish-与d轴电感和q轴电感的计算关系,计算电机的d轴电感和q轴电感。

进一步,所述在采样周期内通过将已识别电机参数和电机运行参数导入参数自适应调整模型进行计算,得到所述采样周期内电机的感应电压常数,包括:

在所述采样周期内采样得到电机运行参数,所述电机运行参数包括电机转速、d轴电压值、q轴电压值和q轴电流值;

将所述电机运行参数与已识别的电机电阻以及d轴电感和q轴电感导入所述参数自适应调整模型中的参数调整公式中,计算得到q轴电流的估算值,其中,参数自适应调整模型中的参数调整公式如下:

其中,为电流微分值,Rs为电机电阻,ω为电机转速,为d轴电流的估算值,为q轴电流的估算值,Ld为d轴电感,Lq为q轴电感,ud为d轴电压,uq为q轴电压,为采样周期内电机的感应电压常数;

将感应电压常数初始值、q轴电流的估算值、所述电机运行参数和已识别电机参数导入所述参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式中,计算得到所述采样周期内电机的感应电压常数,其中,参数自适应调整模型中的感应电压常数计算公式如下:

其中,为推算的感应电压常数,为感应电压常数初始值,Kp、Ki为PI控制系数,iq为q轴电流,为q轴电流的估算值,ω为电机转速,Lq为q轴电感。

上述所有实施例中,电机参数识别方法尤其适用于永磁同步电机的参数识别。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

17页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:降低SVPWM电机共模电压的方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!