永磁同步電機參數辨識

諸自強 劉侃 梁大為

永磁同步電機參數辨識

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商品描述

本書是目前磁同步電機參數辨識領域前沿和全面的一本參考書，全面介紹了磁同步電機基本及前沿的在線與離線參數辨識技術，重點系統地介紹了謝菲爾德大學研發的表貼式和內置式磁同步電機的許多參數辨識新技術和全球的新研究成果，並提供了大量的實驗和結果。
本書由磁同步電機及其控制領域的國際家諸自強教授等編寫，主要內容括:參數辨識中欠秩和逆變器非線性影響的問題;借助定子繞組埋入的熱電偶在線辨識轉子磁磁鏈和溫度;在恒速或變速、恒轉矩或變負載、有或無位置傳感器控制的實際應用情況下，通過電流/電壓註入或者虛擬位置偏置註入的各種電阻、直軸和交軸電感、交/直軸互感、轉子磁磁鏈以及轉動慣量等各種參數辨識方法，考慮了磁飽和、磁耦合、逆變器非線性、溫度等影響;基於現代控制理論的參數辨識技術，括遞歸小二乘法、卡爾曼濾波器、模型參考自適應系統、經網絡、梯度下降法、粒子群化和遺傳算法等。同時，還介紹了參數辨識技術的各種應用，括控制性能提升、轉矩估算度改進、無位置傳感器控制、狀態監測(如熱狀態監測，別是磁溫度監測)和故障診斷等，以及無位置傳感器控制磁同步電機采用虛擬磁鏈或反電動勢註入的參數辨識新進展。

目錄大綱

中文版序
原著前言
原者
符號表
縮略語
第1章概述1
1.1引言1
1.2磁同步電機2
1.3基本模型及電機參數5
1.3.1磁同步電機的基本數學模型5
1.3.2考慮磁飽和、熱效應和鐵損的數學模型7
1.4驅動系統和控制策略11
1.4.1磁同步電機的驅動系統11
1.4.2空間矢量脈寬調制12
1.5參數辨識技術概述13
1.5.1離線參數辨識13
1.5.2在線參數辨識15
1.6本書範圍16
參考文獻17
第2章在線參數辨識的關鍵問題21
2.1欠秩問題21
2.1.1欠秩問題的原理21
2.1.2實驗分析和結果22
2.2逆變器的非線性27
2.2.1逆變器非線性的數學模型27
2.2.2逆變器非線性的辨識與補償32
2.2.3逆變器非線性對參數辨識的影響37
2.3病態問題41
2.4總結42
參考文獻43
第3章基於定子繞組中熱電偶的轉子磁磁鏈在線辨識46
3.1引言46
3.2利用定子繞組中熱電偶的轉子磁磁鏈在線辨識47
3.2.1轉子磁磁鏈在線辨識47
3.2.2轉子磁體熱狀態監測50
3.3總結51
參考文獻51
第4章基於電流註入的磁同步電機參數在線辨識52
4.1引言52
4.2基於電流註入的磁同步電機多參數辨識及誤差分析53
4.2.1磁同步電機參數辨識方案設計53
4.2.2誤差分析56
4.2.3實驗結果58
4.3恒轉矩/恒轉速控制下基於電流註入的定子繞組電阻和轉子磁磁鏈
辨識60
4.3.1參數辨識方案設計60
4.3.2誤差分析和實驗驗證61
4.4總結64
參考文獻64
第5章基於轉子位置偏置的在線參數辨識66
5.1引言66
5.2考慮轉子位置偏置的磁同步電機相量分析67
5.3恒轉矩/轉速控制下的位置偏置法（id=0）68
5.3.1參數辨識方法設計69
5.3.2實驗和有限元驗證74
5.4變轉速控制下的位置偏置法(id=0)79
5.4.1辨識方法設計79
5.4.2實驗和有限元驗證82
5.5恒轉矩/轉速控制下的位置偏置法（id≠0）83
5.5.1參數辨識方法設計84
5.5.2實驗和有限元結果86
5.6適用於恒速/變速控制和id=0/id≠0控制的通用位置偏置辨識方法88
5.6.1參數辨識方法設計88
5.6.2實驗和有限元驗證91
5.7參數辨識度對位置偏置註入幅值的敏感性分析94
5.8總結96
參考文獻97
第6章基於變速控制的在線參數辨識99
6.1引言99
6.2定子繞組電阻、電感及轉子磁磁鏈辨識100
6.2.1參數可辨識性和逆變器非線性因素影響分析101
6.2.2改進的辨識方案102
6.2.3實驗結果103
6.3電阻和逆變器非線性因素不確定情況下的交直軸磁鏈圖辨識106
6.3.1磁鏈辨識的代函數設計107
6.3.2代函數的小化108
6.3.3實驗結果109
6.4總結114
參考文獻115
第7章基於高頻信號註入的磁飽和與交耦合效應辨識方法117
7.1引言117
7.2高頻信號註入的磁飽和建模與延遲效應119
7.2.1基本數學模型119
7.2.2高頻信號註入方法中的延遲效應120
7.3高頻旋轉電壓註入法120
7.4高頻脈振電壓註入法122
7.4.1使用位置辨識算法的電感辨識方法123
7.4.2不使用位置辨識算法的電感辨識方法124
7.5高頻旋轉電壓與脈振電壓結合註入方法125
7.6實驗結果127
7.6.1辨識性能評估128
7.6.2與有限元分析結果的比較129
7.6.3註入電壓的選擇130
7.7總結131
參考文獻131
第8章離線和多步參數辨識方法134
8.1引言134
8.2靜止狀態下基於方波註入的電機參數辨識135
8.3靜止狀態下基於高頻電流註入的電機參數辨識138
8.3.1基於高頻電流註入的交直軸電感辨識138
8.3.2基於過零檢測的交直軸電感辨識方法140
8.4多步參數辨識143
8.4.1兩步參數辨識法143
8.4.2三步參數辨識法145
8.5總結147
參考文獻147
第9章電機驅動系統機械參數辨識149
9.1引言149
9.2電機驅動系統機械參數辨識方法150
9.2.1基於電機加速/減速的辨識方法150
9.2.2基於模型參考自適應系統觀測器的辨識方法151
9.2.3基於基本運動方程的辨識方法152
9.2.4轉矩預測的關鍵問題153
9.3實驗結果154
9.3.1方案Ⅰ與方案Ⅲ的比較154
9.3.2方案Ⅱ與方案Ⅲ的比較156
9.3.3轉子磁磁鏈變化的影響157
9.3.4正弦擾動信號的靈敏度分析159
9.4速度環PI控制器設計160
9.5總結163
參考文獻163
第10章基於現代控制與化理論的參數辨識算法165
10.1引言165
10.2參數辨識方案設計166
10.3遞歸小二乘法(RLS)167
10.3.1基本原理167
10.3.2基於磁同步電機的參數辨識應用168
10.4卡爾曼濾波器(KF)169
10.4.1基本原理169
10.4.2基於磁同步電機的參數辨識應用171
10.5模型參考自適應系統(MRAS)172
10.5.1基本原理172
10.5.2基於磁同步電機的參數辨識應用172
10.6Adaline經網絡(ANN)174
10.6.1基本原理174
10.6.2基於磁同步電機的參數辨識應用174
10.7梯度下降法（GDM）176
10.7.1基本原理176
10.7.2基於磁同步電機的參數辨識應用178
10.8粒子群化(PSO)179
10.8.1基本原理179
10.8.2基於磁同步電機的參數辨識應用179
10.9遺傳算法(GA)181
10.9.1基本原理181
10.9.2基於磁同步電機的參數辨識應用182
10.10總結182
參考文獻184
第11章在線參數辨識的應用188
11.1引言188
11.2控制性能的提升189
11.2.1用於磁場定向控制的PI調節器設計189
11.2.2MTPA電流軌跡的確定194
11.3無位置傳感器控制的改進196
11.3.1無位置傳感器控制性能的提升196
11.3.2無位置傳感器控制下參數辨識的應用201
11.4確轉矩辨識205
11.4.1考慮交耦合效應的高頻方波電壓註入206
11.4.2基於高頻電感的轉矩辨識207
11.5熱狀態監測208
11.6故障診斷209
11.6.1繞組匝間短路故障210
11.6.2磁磁故障211
11.7總結212
參考文獻213
第12章無位置傳感器控制磁同步電機參數辨識的新進展218
12.1引言218
12.2磁同步電機反電動勢和磁鏈位置觀測器219
12.2.1數學模型219
12.2.2反電動勢觀測器220
12.2.3磁鏈觀測器221
12.3傳統電流和位置偏置信號註入222
12.3.1電流註入222
12.3.2位置偏置註入224
12.4虛擬反電動勢和虛擬擴展反電動勢註入225
12.4.1虛擬反電動勢註入225
12.4.2虛擬擴展反電動勢註入230
12.5虛擬磁鏈和虛擬有效磁鏈註入234
12.5.1虛擬磁鏈註入234
12.5.2虛擬有效磁鏈註入236
12.6總結237
參考文獻239
附錄241
附錄A繞組電感的有限元計算241
附錄B樣機參數與實驗平臺246

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