合肥工业大学电气与自动化工程学院的研究人员杨淑英、刘威、李浩源、刘世园、张兴,在2019年《电工技术学报》增刊1上撰文指出(论文标题为“基于旋转注入的同步磁阻电机电感辨识方案”),同步磁阻电机(SynRM)运行中电感随电流变化较大,若对其线性化将产生很大的误差,有必要先进行电感辨识。由于电机转子结构的凸极性较大,电流中易产生较大的谐波分量会影响辨识的精度。

针对谐波分量导致的误差问题,本文通过旋转电压注入法,提出一种基于定向旋转变换的信号幅值解调方案,该方案无需使用滤波器,避免了滤波器导致辨识结果失真的问题。同时,采用递推离散傅里叶变换(DFT)算法计算静止轴系中的电流正负序分量幅值,该算法运算量小,易于数字实现。最后在5.5kW SynRM实验平台上进行实验,结果证明本文所提方案具有较高的检测精度。

同步磁阻电机的电感辨识新方案(同步磁阻电机的电感辨识新方案)(1)

近年来,同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor, SynRM)因具有功率密度高、效率高、调速范围宽和噪声低的优点,逐渐进入国内外学者的视野。相比于异步电动机,同步磁阻电机的定子结构无异,但转子结构比较特殊,其转子由特定形状的高导磁材料叠片叠压而成,只产生磁阻转矩,转子上没有绕组,提高了电机的运行效率和安全性。

由于同步磁阻电机转子上不存在励磁源,电机的磁路饱和程度取决于定子绕组的电流,在实际运行中磁饱和对直轴与交轴的影响差别很大。如对直轴电感作线性化处理将产生很大误差,严重影响电机的暂态响应和精确控制。因此,要实现对同步磁阻电机的精确控制,需要建立精确的电机参数辨识方案。

目前,针对永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)的参数辨识已得到了广泛的研究,但针对同步磁阻电机的参数辨识方法还有待进一步研究。目前同步磁阻电机参数辨识的方法大致包括工程检测法、频域检测法、时域检测法三大类。

时域检测法主要是利用时域信息对参数进行辨识,这类方案运算较为复杂。

针对以上方法和问题,本文研究了一种静止状态下针对SynRM的离线参数辨识方法,通过在电机静止坐标系下注入旋转电压信号,使用定向旋转变换法对信号幅值进行解调。该方案无需使用滤波器,避免了滤波器导致辨识结果失真的问题。

同时,采用递推离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)算法计算静止轴系中的电流正负序分量幅值,该算法运算量小,易于数字实现。最后在5.5kW SynRM实验平台上进行了实验,结果证明所提方案具有较高的检测精度。

同步磁阻电机的电感辨识新方案(同步磁阻电机的电感辨识新方案)(2)

图6 SynRM实验平台

总结

本文研究了一种基于旋转信号注入的同步磁阻电机参数离线辨识方法,无需额外的硬件测量设备与滤波器的使用,实现了转子静止状态下的电感准确辨识。该方法通过分析同步磁阻电机谐波产生的机理与谐波次数,提出了基于递推DFT求解的定向旋转变换方法。

该方法克服了电流谐波带来的误差影响,并且整个辨识过程不依赖于转子的位置估计。实验中对比了三种信号提取方案,验证了本文所提出方法的准确性与可行性,为同步磁阻电机的参数辨识提供了一种行之有效的方法。

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