随着现代工业技术的发展,永磁同步电机(PMSM)由于具有运行效率高、高起动力矩、高功率/转矩密度等性能,已经被广泛地应用于高性能精确伺服、航天航空、风力发电和车载混合动力系统里。而在基于永磁同步电机的控制系统里,控制器设计往往需要精确的电机参数值来辅助设计,如无速度传感器控制、矢量控制最优PI值设计、电压源逆变器非线性因素在线辨识/补偿等。但是随着温度、负载和磁饱和程度的变化,永磁同步电机的定子电感、绕组电阻和转子永磁磁链幅值等参数值大小都会随之而变化(偏离常温下设计值)。其中,温度对永磁电机参数的影响(尤其是定子绕组电阻和转子永磁磁链幅值)是最明显也是最常见的。对于定子绕组来说,温度的上升会导致绕组电阻值变大,而对于转子永磁来说,温度的上升会导致转子永磁磁链幅值下降。当电机实际参数值相对于常温下的设计参数值发生比较大变化时,会对所设计的控制系统性能造成很大影响,甚至会让其无法工作。因此,现在主流的研究趋势是通过系统辨识理论,利用量测的电机终端信号如定子绕组电流、电压和转速来估算定子绕组电阻和转子永磁磁链幅值的大小,进而在线调整控制器参数和间接估算定子绕组和转子永磁的温度。本文对该类技术进行了深入和全面的研究,提出该技术的核心是要解决“两个问题”,并在这“两个问题”的基础上提出“三个解决方案”,最终在一套基于矢量控制的表面式永磁同步电机试验平台上进行了验证。该技术的两个核心问题为：(1)辨识算法所用参考/可变模型秩数的问题。本文首先分析了永磁同步电机稳态状态下的欠秩方程,指出一个满秩的参考/可变模型才能确保电机参数辨识算法收敛于实际值,并用理论和试验分析了现有基于电机稳态欠秩模型的参数辨识方法的利弊。基于现有电机稳态欠秩模型参数辨识方案,分别设计了基于模型参考自适应(MRAS)和Adaline神经网络技术的永磁同步电机在线参数辨识器进行验证分析。(2)电机参数辨识算法精度受电压源逆变器(voltage source inverter, VSI)非线性因素补偿影响的问题。本文首先通过理论和试验分析了VSI非线性因素补偿对电机各种参数辨识精度的影响,并证明相对于定子绕组电阻辨识和电感辨识,在额定转速下转子永磁磁链幅值辨识受VSI非线性因素补偿精度的影响最小。其次,推导了PI调节器给定参考电压和逆变器非线性因素等效电压在永磁同步电机转子同步旋转坐标系下的状态方程模型,基于该模型提出了一个可以在线估算id=0控制时的逆变器非线性因素等效电压值的方案。综合对“两个问题”的理论和实验分析,可以知道永磁同步电机参数辨识技术的核心问题有两点：构建一个满秩的参考/可变辨识模型和合理的电压源逆变器(VSI)非线性因素补偿方案。围绕该两点问题,本文进一步提出了三个参数辨识方案。这三个方案都考虑了算法所用参考/可变模型的秩数,都能保证辨识算法正确收敛于电机实际参数值。其次,该三个方案都考虑了电压源逆变器非线性因素的影响,并在辨识器设计里综合了相应的补偿方案。三个方案如下：(1)提出误差分析法,设计了适用于隐极式永磁同步电机参数辨识的简化满秩模型。该方案只需要注入一个d轴弱磁电流脉冲,就能在线检测出永磁同步电机的定子电感,绕组电阻和转子永磁磁链幅值。利用该方案,设计了基于Adaline神经网络和基于免疫克隆算法的在线辨识器并通过试验进行了验证。(2)针对恒转速/转矩负载控制,设计了满秩的表面式永磁同步电机辨识方案。该方案只需要注入一个d轴正电流脉冲,就能获得一个满秩的参考/可变模型。该方案不用测量负载转矩大小,利用恒转矩方程抵消了交直轴电感和转子永磁磁链幅值因为注入d轴正电流脉冲而导致的变化,因此能够在线同时辨识转子永磁磁链幅值和定子绕组电阻值。利用该方案,设计了基于Adaline神经网络和基于免疫克隆算法的在线辨识器并通过试验进行了验证。(3)研究了通过埋入热电偶在线监测定子绕组电阻变化,减少永磁同步电机稳态模型待辨识参数数量的方案。在id=0控制时,该方案能够构建满秩的参考/可变模型来在线辨识转子永磁磁链幅值的变化。利用本文所提适用于id=O控制的电压源逆变器非线性因素辨识/补偿方案,该方法能够精确在线辨识转子永磁磁链幅值随温度的变化。综上所述,本文通过理论和实验分析了永磁同步电机参数辨识技术的两点核心问题,并针对该两点核心问题设计了三套永磁同步电机参数辨识方案,并在实验里进行了验证。该三套参数辨识方案适用于不同的应用场合,具有很好的理论意义和实用价值。