本发明属于永磁同步电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机磁链离线辨识系统及方法。
背景技术：
目前，永磁同步电机由于具有高功率密度、高运行效率、低维护率及易于实现高性能控制等优势，在电动汽车等新能源技术领域得到了广泛应用。对永磁同步电机的精确控制需要知道其电机参数，无论是永磁同步电机无速度传感器控制还是电机的弱磁控制以及新型控制算法，大多都需要在知道电机参数的前提下进行。然而一些永磁同步电机在出厂时并没有给出控制电机所需要的电机参数，例如定子电阻、交直轴电感和永磁磁链等，因此就需要对这些参数进行辨识。
传统的永磁磁链辨识方法是将被测永磁同步电机拖动到某个转速下，然后测量被测电机开路反电动势，根据电机转速和测量的反电动势计算得到永磁磁链值。反电动势需要使用电压传感器测量，但是大多数电机控制器不具有输出电压传感器，这时就需要使用电压表进行人为测量，操作极其不便。因此传统的永磁磁链辨识方法不能广泛应用于电机控制器进行永磁磁链的自动辨识。
技术实现要素：
本发明针对上述技术问题，提出一种永磁同步电机磁链离线辨识系统及方法。该方法基于主动三相对称短路控制，只需测量电机的定子电流及电机转速即可完成磁链辨识，简单实用，且具有较高的磁链辨识精度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种永磁同步电机磁链离线辨识系统，包括：
电机対拖平台，与永磁同步电机的输出轴连接；
数据采集单元，用于采集永磁同步电机的电机转速信号和定子电流信号；
电机控制器，包括：
逆变单元，其三相输出接永磁同步电机；
控制单元，与逆变单元连接，用于进行主动三相对称短路控制；
计算单元，用于获取电机转速信号、定子电流信号，取定子电流信号的最大值为定子电流峰值，并根据定子电流峰值、电机转速信号及已知的永磁同步电机的电机参数，计算永磁磁链ψf。
优选的是，所述主动三相对称短路控制为同时导通所述逆变单元内三个逆变桥臂上的六个igbt开关管，并保持导通状态。
优选的是，所述数据采集单元包括：电流传感器，用于采集定子电流信号；速度传感器，用于实时采集电机转速信号。
优选的是，所述电机参数包括d轴电感分量ld，q轴电感分量lq，定子电阻rs，电机极对数np。
本发明还提供了一种永磁同步电机磁链离线辨识方法，包括以下步骤：
将永磁同步电机拖动至额定转速，并保持转速稳定后，进行主动三相对称短路控制，形成定子电流；
实时采集永磁同步电机的电机转速信号，连续采集一个周期ts内永磁同步电机的定子电流信号；
取定子电流信号的最大值为定子电流峰值；并根据电机转速信号、定子电流峰值及已知的电机参数d轴电感分量ld，q轴电感分量lq，定子电阻rs，电机极对数np，计算永磁磁链ψf。
优选的是，定子电流信号的周期
其中，np为电机极对数，speed为电机转速信号。
优选的是，计算永磁磁链ψf的步骤为：
永磁同步电机dq旋转坐标系下的状态方程为：
其中，ud定子电压d轴分量，uq为定子电压q轴分量，rs为定子电阻，id定子电流d轴分量，iq为定子电流q轴分量，ωe为同步角频率，ld为d轴电感分量、lq为q轴电感分量，为微分算子；
主动三相对称短路稳态时，ud＝0，uq＝0，将其代入式(2)得到：
求解式(3)可得id和iq；
则定子电流峰值为：
根据式(4)可得永磁磁链为：
其中，
参数ld、lq、rs、np、ism、speed均已知，将式(6)代入式(5)即可计算得到永磁磁链ψf。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明磁链离线辨识方法只需测量永磁同步电机的定子电流及电机转速，简单实用，且永磁磁链辨识精度高，易于工程实现，可应用于大多数电机控制器。
附图说明
图1为本发明系统的基本结构示意图；
图2为本发明系统的控制原理框图；
图3为本发明永磁同步电机磁链仿真过程中定子电流波形图。
图中，1、电机対拖平台；2、永磁同步电机；3、电机控制器；4、数据采集单元。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
参见图1、图2，本发明提出一种永磁同步电机磁链离线辨识系统，用于永磁磁链的离线辨识，包括：
电机对拖平台1，与永磁同步电机2的输出轴连接，用于拖动永磁同步电机2转动；
数据采集单元4，用于采集永磁同步电机2的电机转速信号和定子电流信号；
电机控制器3，包括：
逆变单元，其三相输出接永磁同步电机2；
控制单元，与逆变单元连接，用于进行主动三相对称短路控制；所述主动三相对称短路控制为同时导通所述逆变单元内三个逆变桥臂上的六个igbt开关管，并保持导通状态；
计算单元，用于获取电机转速信号、定子电流信号，取定子电流信号的最大值为定子电流峰值，并根据定子电流峰值、电机转速信号及已知的永磁同步电机的电机参数，计算永磁磁链ψf；所述电机参数包括d轴电感分量ld，q轴电感分量lq，定子电阻rs，电机极对数np。
进一步的，继续参考图2，所述数据采集单元4包括：电流传感器，用于采集定子电流信号；速度传感器，设置在电机対拖平台上，用于实时采集电机转速信号。示例性的，所述电流传感器与电机控制器为分体设计或者一体式设计。
本发明还提供一种永磁同步电机磁链离线辨识方法，基于上述磁链离线辨识系统，包括以下步骤：
s1、电机对拖平台将永磁同步电机拖动至额定转速，并保持转速稳定后，电机控制器控制单元进行主动三相对称短路控制，形成定子电流。
s2、通过速度传感器实时采集电机转速信号，通过电流传感器连续采集一个周期ts内的定子电流信号。具体的，所述周期ts为定子电流信号的周期，由下式可得
具体的，控制单元内部设定电机转速阈值即额定转速值，当获取速度传感器传输的电机转速信号持续达到该阈值时，进行主动三相对称短路控制。所述主动三相对称短路控制即为同时导通逆变单元内三个逆变桥臂上的六个igbt开关管，并保持导通状态，此时逆变桥臂与永磁同步电机形成闭合回路，以此形成定子电流。定子电流形成后，电流传感器进行定子电流信号的采集。控制单元通过pwm调制技术控制逆变单元上的igbt开关管的通断，此处为现有技术，因而不再赘述。
s3、计算单元获取数据采集单元采集的电机转速信号及定子电流信号，取定子电流信号的最大值为定子电流峰值；并根据电机转速信号、定子电流峰值及已知的电机参数d轴电感分量ld，q轴电感分量lq，定子电阻rs，电机极对数np，计算永磁磁链ψf。
具体的，计算永磁磁链ψf的步骤为：
参考图2，永磁同步电机定子电流峰值ism为399.7a，将上述参数代入式(5)计算得到永磁磁链约为0.199906wb，与实际值0.2wb高度一致，辨识准确度为99.953％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。