【CN109687792A】面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方法【专利】

3) 将牵引电 机的数学模型转化成可以 用于最小二乘法的标准形式 ，根据牵引电 机的电 压和磁链方程获取其在d-q两相旋转坐标系的状态方程；
4) 对状态方程求导后转化为矩阵形式 ，并对矩阵形式中的参数进行递推最小二乘法的 参数辨识，获得定子电阻Rs，定子自感Ls，转子时间常数Tr、漏磁系数σ、转子电阻Rr和以及互 感Lm；
11)测量牵引电机的定子电阻 ：在电机任意两相通入低压直流激励，并测量相应直流电 压和直流电流，通过伏安法计算定子电阻值；
12)为电机通入单相交流电 ，并保持电机静止，使电机处于不对称运行状态，采用对称 分量法将三相不对称电压分解为正、负、零三序分量，并对电机的数学模型进行化简；
1 3) 通入不同 频率的 正弦 激 励信号 ，对电 压 和电 流进行 采样 ，由 采样得到的电 压电 流 值 ，通过复数运算获取导纳值 ，并结合定子电阻 值 ，求出其余离线参数初始值 ，包括转子电 阻、转子电感、定子电感和互感。
5 .根据权利要求4所述的一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方 法，其特征在于，所述的步骤5)中，电压型磁链观测模型的表达式为：
其中 ，ψrα、ψrβ，isα、isβ，usα、usβ分别为转子磁链、定子电 流及定子电 压在两相静止坐标系 下的分量。
6 .根据权利要求5所述的一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方 法，其特征在于，所述的步骤5)中，电流型磁链观测模型的表达式为：
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CN 109687792 A
说 明 书
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面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方法
技术领域 [0001] 本发明涉及牵引电机矢量控制领域，尤其是涉及一种面向矢量控制系统的牵引电 机转子参数在线辨识优化方法。
5) 采 用变频器给电 机通入扰动信号 ，使电 机处于转速波动状态 ，将电 压型磁链观 测模 型作为参考模型 ，将电 流磁链观测模型作为可 调模型 ，设计模型参考自 适应方法的自 适应 规律后构建自 适应机构进行辨识 ，获取转子时间常数的 辨识值 ，并通过递推最小二乘法得 到转子电阻值。
2 .根据权利要求1所述的一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方 法，其特征在于，所述的步骤1)具体为：
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910036587 .4
(22)申请日 2019 .01 .15
(71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路1239号
(72)发明人 谭喜堂 解大波 朱琴跃 戴维 李朝阳
(74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225
4 .根据权利要求3所述的一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方 法，其特征在于，所述的步骤4)中，状态方程求转化后的矩阵形式的表达式为：
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权 利 要 求 书
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根据初始值进行递推最小二乘法的参数辨识求得参数k1～k5的值，即得到定子电阻Rs， 定子自感Ls，转子时间常数Tr以及漏磁系数σ四个参数，则有：
3 .根据权利要求1所述的一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方 法，其特征在于，所述的步骤3)中，d-q两相旋转坐标系的状态方程的表达式为：
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权 利 要 求 书
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其中 ，isd 、isq分别为定子电 流的d 、q 轴分量 ，usd 、usq分别为定子电 压的d 、q 轴分量 ，ψrd 、 ψrq分别为转子磁链的d、q轴分量，J为电机系统转动惯量，np为电机极对数，TL为负载转矩，Rs 为定子电阻 ，Rr为转子电阻 ，Ls为定子电感，Lr为转子电感，Lm为互感，Tr为转子电磁时间常 数，σ为电机漏磁系数。
权利要求书4页 说明书11页 附图5页
CN 109687792 A
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权 利 要 求 书
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1 .一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方法，其特征在于，该方 法包括以下步骤：
1)在离线静止状态下，获取牵引电机参数的初始值，包括牵引电机的定子电阻、转子电 阻、转子电感、定子电感和互感初始值；
代理人 杨宏泰
(51)Int .Cl . H02P 21/14(2016 .01)
(10)申请公布号 CN 109687792 A (43)申请公布日 2019.04.26
( 54 )发明 名称 面向 矢量控 制系统的 牵 引电 机转子参数 在
线辨识优化方法 ( 57 )摘要
本发明涉及一种面向矢量控制系统的牵引 电 机转子参数在线辨识优化方法 ，该方法包括以 下步骤：1 )在离线静止状态下，获取牵引电机参 数的初始值；2 )在正常运行状态下，得到两相旋 转坐标系下的电压分量和电流分量，将电机的转 子速度换算为角速度 ；3 )根据牵引电 机的电 压和 磁链方程获取状态方程 ；4 )对状态方程求导后转 化为矩阵形式 ，进行递推最小二乘法的参数辨 识；5 )使电机处于转速波动状态，将电压型磁链 观测模型作为参考模型，将电流磁链观测模型作 为可调模型，设计模型参考自适应方法的自适应 规律后构建自适应机构进行辨识，得到转子电阻 值。与现有技术相比 ，本发明具有适应性强、实用 性、可靠性和安全性高、抗扰动能力强等优点。
2)在正常运行状态下，获取静止坐标系下电机定子侧的三相电压ua、ub、uc、三相电流ia、 ib、ic和电机的转子速度nr，并对静止坐标系下电机定子侧的三相电压和三相电流分别进行 Park变换 ，得到两相旋转坐标系下的电 压分量ud 、uq 和电 流分量id 、iq ，同时将电 机的转子速 度nr换算为角速度ω；
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CN 109687792 .根据权利要求4所述的一种面向矢量控制系统的牵引电机转子参数在线辨识优化方 法，其特征在于，所述的模型参考自适应方法的自适应规律为：
其中，A(e ,t)为n×n维时变参数矩阵，B(e ,t)为n×m维时变参数矩阵，F(e ,τ,t)、G(e , τ,t)均为自适应律，A(0)、B(0)均为参数初值。