[發(fā)明專利]永磁同步電機的負載擾動補償裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410253352.8
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN103997272A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯文其;劉虎;袁嫣紅
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種負載擾動補償裝置，尤其是一種永磁同步電機的負載擾動補償裝置及方法。

背景技術(shù)

在曲柄伺服壓力機、注塑機、折彎機等場合應(yīng)用的永磁同步電機工程伺服系統(tǒng)中，擾動是造成其性能下降的主要原因，其中負載擾動顯得尤為突出。為了提高系統(tǒng)的伺服性能，必須對負載擾動加以抑制，只有對擾動實現(xiàn)全面補償，才能使系統(tǒng)獲得優(yōu)越的伺服性能，如專利文獻1(02142237.0)、專利文獻2(200810121108.0)所示，都基于一種擾動觀測器設(shè)計了一種對負載擾動具有抑制作用的電動機控制器裝置，但專利文獻1采用的擾動觀測器并不是該專利本身所保護的內(nèi)容，專利文獻2所述的擾動觀測器實現(xiàn)起來較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的永磁同步電機的負載擾動補償裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種永磁同步電機的負載擾動補償裝置，包括與永磁同步電機相連接的負載擾動補償裝置，該負載擾動補償裝置包括第一加法器、速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器、第二加法器、負載力矩辨識值前饋補償系數(shù)單元、第三加法器、第四加法器、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器、Park變換模塊、空間矢量調(diào)制模塊、Clark變換模塊、Park逆變換模塊、負載力矩辨識滑模觀測器、速度計算模塊和整流/三相逆變器模塊；所述永磁同步電機通過內(nèi)置的位置傳感器和電流傳感器分別輸出轉(zhuǎn)子位置θ_r和定子兩相電流i_A、i_B，該轉(zhuǎn)子位置θ_r分別輸入到PARK變換模塊、PARK逆變換模塊以及速度計算模塊；該定子兩相電流i_A、i_B輸入CLARK變換模塊；所述速度計算模塊輸出電機實際轉(zhuǎn)速ω_e到第一加法器和負載力矩辨識滑模觀測器中；第一加法器通過電機參考轉(zhuǎn)速ω_ref和電機實際轉(zhuǎn)速ω_e輸出誤差值Ⅰ到速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器；速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出交軸電流給定第一階段的值到第二加法器；CLARK變換模塊輸出靜止坐標(biāo)系下定子兩相電流i_α、i_β到PARK逆變換模塊；PARK逆變換模塊輸出實際交軸電流i_q到負載力矩辨識滑模觀測器和第四加法器中，并輸出實際直軸電流i_d到負載力矩辨識滑模觀測器和第三加法器中；負載力矩辨識滑模觀測器輸出負載力矩觀測值T_L到負載力矩辨識值前饋補償系數(shù)單元；負載力矩辨識值前饋補償系數(shù)單元輸出交軸電流給定第二階段值到第二加法器；第二加法器輸出最終的交軸電流給定值到第四加法器；第四加法器輸出誤差值Ⅱ到電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器；第三加法器通過直軸電流給定值和實際直軸電流id輸出誤差值Ⅲ到電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器；電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出交軸電壓給定和直軸電壓給定到PARK變換模塊；PARK變換模塊輸出靜止兩相坐標(biāo)系下電壓分量U_α、U_β到空間矢量調(diào)制模塊；空間矢量調(diào)制模塊輸出六路PWM波到整流/三相逆變器模塊，整流/三相逆變器模塊控制永磁同步電機運行。

作為本發(fā)明所述的永磁同步電機的負載擾動補償裝置的改進：所述負載力矩辨識滑模觀測器包括基于PMSM數(shù)學(xué)模型的電流觀測器、第五加法器、飽和函數(shù)模塊、低通濾波器、反饋增益模塊、第六加法器、乘法器和負載轉(zhuǎn)矩觀測值模塊；PARK逆變換模塊輸出實際交軸電流i_q和實際直軸電流i_d到基于PMSM數(shù)學(xué)模型的電流觀測器；基于PMSM數(shù)學(xué)模型的電流觀測器輸出轉(zhuǎn)子估算速度到第五加法器；所述速度計算模塊輸出電機實際轉(zhuǎn)速ω_e到第五加法器；第五加法器通過電機實際轉(zhuǎn)速ω_e和轉(zhuǎn)子估算速度輸出轉(zhuǎn)速差到飽和函數(shù)模塊，飽和函數(shù)模塊輸出控制函數(shù)Z_s到低通濾波器和第六加法器；低通濾波器輸出等效控制函數(shù)Z_es到乘法器；反饋增益模塊輸出反饋增益l到乘法器；乘法器輸出的數(shù)值l×Z_es到第六加法器；第六加法器輸出負載轉(zhuǎn)矩初始值到負載轉(zhuǎn)矩觀測值模塊和基于PMSM數(shù)學(xué)模型的電流觀測器；負載轉(zhuǎn)矩觀測值模塊輸出負載力矩觀測值T_L到負載力矩辨識值前饋補償系數(shù)單元。