[發(fā)明專利]一種永磁同步電機速度控制方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310241088.1
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103312255A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 王松;許慶陽;張立;趙瑞杰;崔曉光
• 申請（專利權）人: 山東大學（威海）
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/14;H02P27/06
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 宋文學

1.一種永磁同步電機速度控制方法，包括：?

第一步，獲得永磁同步電機的轉子位置和轉速，通過光電編碼器檢測永磁同步電機的轉子位置????????????????????????????????????????????????，并計算轉速；

第二步，檢測永磁同步電機定子的三相電流值；

第三步，根據(jù)速度設定和速度反饋對速度環(huán)的自抗擾控制器進行計算；

第四步，對負載轉矩進行觀測得到負載轉矩的觀測值；

第五步，負載轉矩經(jīng)過前饋控制器得到前饋控制作用；

第六步，交軸電流的參考值經(jīng)過交軸電流控制器得到交軸電壓；

第七步，直軸電流的參考值經(jīng)過直軸電流控制器得到直軸電壓；

第八步，利用轉子位置，對交、直軸電壓進行PARK逆變換得到和；

第九步，和作為SVPWM模塊的輸入，產(chǎn)生6路SVPWM脈沖，控制三相逆變器產(chǎn)生三相交流電源，從而驅動永磁同步電機運轉。

2.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機速度控制方法，其特征在于，所述自抗擾控制器如下：

跟蹤—微分器給速度設定合理的安排過渡過程，其具體表達式為

其中為過渡信號與速度設定之間的差值，是過渡信號的微分信號，為常數(shù)，，是符號函數(shù)，在時，；當時，，為非線性因子，為濾波因子；

擴張狀態(tài)觀測器對永磁同步電機的轉速輸出和系統(tǒng)的總擾動進行觀測，得到轉速輸出的觀測值和擾動的估計值，具體表達式為

其中為轉速觀測值和實際值之間的差值，是轉速觀測值的導數(shù)信號，為自抗擾控制器的輸出控制作用，由系統(tǒng)模型決定，和為常數(shù)；

非線性狀態(tài)誤差反饋控制將已安排過渡過程的速度信號和轉速輸出的觀測值之間的誤差經(jīng)過非線性處理得到初級的控制作用，再經(jīng)過擾動補償?shù)玫阶钥箶_控制器的控制作用，具體表達式為

其中為常數(shù)。

3.根據(jù)權利要求1所述的永磁同步電機速度控制方法，其特征在于，負載轉矩觀測的表達式，其中為永磁同步電機的電磁轉矩，可由交軸電流計算得到，為電機拖動系統(tǒng)的轉動慣量，為電機的機械角速度，可有轉速換算得到，為轉子阻尼系數(shù)。

4.根據(jù)權利要求1所述永磁同步電機速度控制方法，其特征在于，前饋控制器的具體表達式為，其中為永磁同步電機的極對數(shù)，為永磁體與定子繞組交鏈的磁鏈。

5.一種永磁同步電機速度控制裝置，包括：

速度和位置檢測模塊，用于獲得永磁同步電機的轉子位置和轉速；

電流檢測模塊，用于獲得永磁同步電機定子的三相電流值；

矢量變換模塊，用于進行矢量坐標系之間的坐標變換；

自抗擾控制器模塊，根據(jù)速度給定和?和轉速實際值，給出交軸電流的參考值；

負載轉矩觀測器模塊，用于根據(jù)電機運行的狀態(tài)估計系統(tǒng)的負載轉矩；

前饋控制器模塊，用于根據(jù)負載轉矩估計值得到交軸電流參考值的補償量；

磁鏈控制器模塊，用于根據(jù)直軸電流的參考值得到直軸電壓；

轉矩控制器模塊，用于根據(jù)交軸電流的參考值得到交軸電壓；

SVPWM脈沖產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)和計算并通過硬件電路實現(xiàn)產(chǎn)生SVPWM脈沖；

逆變器模塊和永磁同步電機；

所述自抗擾控制模塊和所述前饋控制模塊共同應用在永磁同步電機的控制中，即采用前饋控制與自抗擾控制相結合，利用自抗擾控制技術對永磁同步電機速度控制系統(tǒng)的速度環(huán)進行控制，在此基礎上，觀測負載轉矩進行并對此進行前饋補償，其前饋控制的輸出作為速度環(huán)自抗擾控制輸出的補償作用。

6.根據(jù)權利要求5所述的永磁同步電機速度控制裝置，其特征在于，所述負載轉矩觀測器模塊其負載轉矩觀測的方法不唯一，根據(jù)觀測的負載轉矩的值對永磁同步電機的負載擾動進行前饋補償。

7.根據(jù)權利要求5所述的永磁同步電機速度控制裝置，其特征在于，所述負載轉矩觀測器模塊的負載轉矩觀測的表達式，其中為永磁同步電機的電磁轉矩，可由交軸電流計算得到，為電機拖動系統(tǒng)的轉動慣量，為電機的機械角速度，可有轉速換算得到，為轉子阻尼系數(shù)。

8.根據(jù)權利要求5所述的永磁同步電機速度控制裝置，其特征在于，所述前饋控制器模塊表達式，其中為永磁同步電機的極對數(shù)，為永磁體與定子繞組交鏈的磁鏈。