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永磁同步電機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM）因具有高效率、高功率密度和高可靠性的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、航空、新能源發(fā)電等領(lǐng)域。永磁同步電機(jī)高性能控制方法中，控制參數(shù)與電機(jī)定子電阻、轉(zhuǎn)子磁鏈、交直軸電感等參數(shù)密切相關(guān)。這些電機(jī)參數(shù)不便直接獲取，且在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生較大變化。其中交直軸電感參數(shù)由于受磁路飽和、交叉耦合等多種因素的影響，在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程會(huì)發(fā)生極大的變化。為了實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的高性能控制，準(zhǔn)確辨識(shí)電感參數(shù)具有重要意義。

交流靜態(tài)法、直流暫態(tài)法、電壓積分法、直接負(fù)載法、阻抗測(cè)量法等被廣泛應(yīng)用于永磁同步電機(jī)交直軸電感的測(cè)量。這類(lèi)方法需要借助額外設(shè)備或硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，適用范圍有限。

此外，學(xué)者們相繼提出了諸如Newton搜索算法、模型參考自適應(yīng)法、擴(kuò)展卡爾曼濾波算法、粒子群算法、仿射投影算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等先進(jìn)辨識(shí)算法。但這一類(lèi)先進(jìn)算法存在計(jì)算量大、難以在工程上實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，工程應(yīng)用上所采用的更偏向簡(jiǎn)單易行的方案。

基于高頻信號(hào)注入的電感辨識(shí)方法，具有不需要增加其他設(shè)備與硬件電路的優(yōu)點(diǎn)。但是逆變器非線性因素使注入信號(hào)發(fā)生畸變，會(huì)導(dǎo)致高頻注入法不可避免地受到影響，使辨識(shí)結(jié)果產(chǎn)生誤差。

針對(duì)永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)的電感辨識(shí)方法受逆變器非線性影響的問(wèn)題，湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院的研究人員黃科元、周佳新 等，在2021年第8期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，提出一種考慮逆變器非線性影響的高頻注入電感參數(shù)辨識(shí)方法。

圖1 提出的電感辨識(shí)方法原理

該方法在兩相靜止坐標(biāo)系下注入高頻旋轉(zhuǎn)方波電壓，并提出一種可抑制逆變器非線性的信號(hào)構(gòu)造方法，采用該構(gòu)造方法對(duì)兩相靜止坐標(biāo)系下高頻響應(yīng)電流差值進(jìn)行構(gòu)造，得到永磁同步電機(jī)dq軸電感參數(shù)辨識(shí)信號(hào)。根據(jù)誤差分析給出高頻注入信號(hào)的選取方法。

圖2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

基于1.5kW內(nèi)置式永磁同步電機(jī)（IPMSM）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)永磁同步電機(jī)高精度的電感參數(shù)辨識(shí)，具備以下特點(diǎn)：1）不需要增加其他設(shè)備或電路，采用改進(jìn)高頻方波注入方法，信號(hào)提取簡(jiǎn)單、辨識(shí)響應(yīng)速度快；2）采用特殊的信號(hào)構(gòu)造方法，可有效地抑制逆變器非線性因素的影響；3）能實(shí)現(xiàn)考慮磁路飽和效應(yīng)的電感離線辨識(shí)，可推廣到電機(jī)低速運(yùn)行工況的在線辨識(shí)。

本文編自《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，原文標(biāo)題為“考慮逆變器非線性永磁同步電機(jī)高頻注入電感辨識(shí)方法”，作者為黃科元、周佳新 等。