[發(fā)明專利]一種永磁同步電機的H無窮轉速估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310567325.3
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103647493A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 鐘彥儒;朱群;尹忠剛
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/13;H02P25/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.永磁同步電機的H無窮轉速估計方法，其特征在于，包括電機的矢量控制系統(tǒng)，所述矢量控制系統(tǒng)反饋通道上設有一個H無窮轉速觀測器，通過粒子群算法實現(xiàn)H無窮轉速觀測器參數(shù)的離線尋優(yōu)，獲得轉速估計值。

2.如權利要求1所述的永磁同步電機的H無窮轉速估計方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1，通過電機的電磁轉矩和機械運動方程推導得到永磁同步電機數(shù)學模型:x·=Ax+B1w+B2vy=C2xz=C1x+D12v]]>式中，x=ωrmeθϵθ,A=-Bm/Jm00-100010,]]>B1=-1/Jm00001000,B2=Kt/Jm00,w=TLθrm*θ·rm*,C2=100010001,C1=q1000q2000q3000,]]>D12=000r;]]>

其中，e_θ是θ_rm^*和θ_rm之間的位置誤差，θ_rm^*為給定參考量，ε_θ是位置誤差的積分，v為控制輸入信號，w是干擾輸入信號；C₁和D₁₂為加權矩陣，q_i>0(i=1,2,3)和r>0為加權系數(shù)；C₁用來調節(jié)干擾抑制效果，D₁₂決定控制輸入的大??；

步驟2，根據(jù)步驟1中永磁同步電機數(shù)學模型搭建H無窮轉速觀測器結構，反饋控制率由下式得到，也就是H無窮轉速觀測器的給定表達式：v*=Kx=-[(D12TD12)-1D12TC1+(D12TD12)-1B2TP]x=-1r2Kt/Jm00Px]]>

其中，K為反饋控制率，D₁₂^T為D₁₂的轉置，矩陣P為Riccati方程的解，γ為給定的上界，K_t為轉矩常數(shù)，J_m為轉子的轉動慣量；

步驟3，步驟2中的給定表達式中含有C₁和D₁₂當中4個可調參數(shù)，將粒子群算法引入H無窮轉速觀測器中參數(shù)的求解，利用粒子群算法對這4個可調參數(shù)進行離線尋優(yōu)，其步驟為：

a.粒子的位置：x=(q₁,q₂,q₃,r)^T；

b.選取適應度函數(shù)：式中，e(t)為給定轉速與H無窮轉速觀測器估計轉速的差值；

c.保留每個粒子的歷史最優(yōu)位置，以及所有粒子的全局最優(yōu)位置；

d.根據(jù)歷史最優(yōu)和全局最優(yōu)更新粒子的速度和位置；每個粒子的速度和位置更新后，對更新后的位置中的每個變量進行取最近整數(shù)的操作；

e.如果達到預設的迭代次數(shù)，則執(zhí)行下一步；否則返回b；

f.輸出gbest和pbest，算法運行結束；

g.輸出gbest對應的H無窮觀測器，該觀測器即為所求；

步驟4，將給定轉速ω_rm^*與估計轉速ω_rm作差得到的誤差信號Δω_rm送入PI調節(jié)器，得到系統(tǒng)轉矩值，然后采用最大轉矩電流比控制器，得到d、q軸電流的期望給定值；

步驟5，q軸電流的期望給定值與輸出電流作差，得到電流誤差Δi_q，同理得到Δi_d，經(jīng)過PI調節(jié)器輸出u_sd、u_sq，u_sd、u_sq再經(jīng)park反變換輸出u_sα、u_sβ，最后通過空間矢量脈寬調制模塊輸出六路PWM信號供給逆變器工作，逆變器輸出將直流母線電壓V_dc以PWM波的形式將電壓施加到永磁同步電機上。

3.如權利要求1所述的永磁同步電機的H無窮轉速估計方法，其特征在于，所述矢量控制系統(tǒng)由速度外環(huán)和電流內環(huán)組成，電流內環(huán)包含i_d和i_q分別所在的兩個系統(tǒng)內環(huán)，電流信號檢測電路通過霍爾傳感器檢測永磁同步電機三相輸入電流i_u、i_v、i_w，經(jīng)過clark變換轉換為靜止兩相坐標系下的電流值i_sα、i_sβ，再經(jīng)過park變換得到系統(tǒng)交直軸電流i_q、i_d；將速度外環(huán)給定轉速ω_rm^*與H無窮模塊估計得的反饋速度ω_rm作差，經(jīng)過PI調節(jié)器送入最大轉矩電流比控制器，所得電流i_q^*、i_d^*同實際電流值i_q、i_d分別作差再經(jīng)PI調節(jié)器即得到輸出電壓u_sd^*和u_sq^*；旋轉坐標系下的兩相電壓u_sd^*與u_sq^*經(jīng)過park逆變換之后轉換為靜止兩相坐標系下的兩相電壓u_sα^*、u_sβ^*，經(jīng)過PWM發(fā)生器的調節(jié)，產(chǎn)生PWM波，經(jīng)過三相逆變器之后，驅動永磁同步電機工作。