[發(fā)明專利]一種永磁同步電機無傳感器滑?？刂葡到y(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710118553.0
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107070337A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉凌;胡全龍;王悍梟;楊航;張誠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 張弘

1.一種永磁同步電機無傳感器滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，包括滑?？刂破髂K、滑模觀測器模塊、電流控制器模塊、帕克逆變換模塊、帕克變換模塊、克拉克變換模塊、空間矢量調(diào)制模塊、三相逆變器模塊和控制對象模塊；所述的滑?？刂破髂K速度控制器的輸出端和電流控制器模塊的交軸電流控制模塊的輸入端連接；所述的電流控制器模塊的直軸電流控制模塊和交軸電流控制模塊的輸出端與帕克逆變換模塊的輸入端連接；所述的帕克逆變換模塊的輸出端與空間矢量調(diào)制模塊的輸入端連接；所述的空間矢量調(diào)制模塊輸出端與三相逆變器模塊輸入端連接；所述的控制對象模塊的永磁同步電機的輸入端與三相逆變器模塊的輸出端連接；所述的克拉克變換模塊的輸入端與三相逆變器模塊輸出端連接，克拉克變換模塊的輸出端與滑模觀測器模塊的輸入端連接，克拉克變換模塊的輸出端與帕克變換模塊的輸入端連接；所述的帕克變換模塊的輸出端與電流控制器模塊的直軸電流控制模塊與交軸電流控制模塊的輸入端連接；所述的滑模觀測器模塊的輸出端分別與滑?？刂破髂K速度控制器和帕克變換模塊及帕克逆變換模塊的輸入端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機無傳感器滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的滑模控制器模塊的速度控制器的輸入為外界速度給定和來自滑模觀測器模塊中鎖相環(huán)模塊輸出的永磁同步電機轉(zhuǎn)子速度信號；轉(zhuǎn)速誤差經(jīng)過滑模面函數(shù)及其趨近律的計算，計算得出的交軸電流給定信號作為速度控制器模塊的輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機無傳感器滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述滑模趨近律為

其中x為系統(tǒng)狀態(tài)；k＞0,δ＞0,0<λ<1,0<ε<1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機無傳感器滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述的滑模觀測器模塊包括定子電流誤差系統(tǒng)模塊、滑?？刂坡赡K和鎖相環(huán)模塊；滑模觀測器模塊的輸入為兩相靜止坐標系下的永磁同步電機的定子電壓和電流，輸出兩相靜止坐標系下的反電動勢估算值到鎖相環(huán)模塊，鎖相環(huán)模塊輸出永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置和速度估算值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種永磁同步電機無傳感器滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述滑模觀測器模塊的滑?？刂坡蔀椋?!-- SIPO -->

v＝[v_α v_β]^T＝[-K s ats_α-K s ats_β]^T

式中：K為切換增益，且K>max(|e_α|,|e_β|)，sat(s)為冪級數(shù)型飽和函數(shù)；

定義冪級數(shù)型飽和函數(shù)：

式中：n為冪級數(shù)，δ為邊界層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機無傳感器滑?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述的電流控制器模塊包含直軸電流控制模塊和交軸電流控制模塊；其中直軸電流控制模塊的輸入是直軸電流給定值0和來自帕克變換模塊輸出的直軸電流信號；交軸電路控制模塊的輸入是交軸電流給定和來自帕克變換模塊輸出的交軸電流信號；直軸電流控制模塊和交軸電流控制模塊的輸出分別是兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的永磁同步電機的定子電壓給定。

7.一種永磁同步電機無傳感器滑?？刂葡到y(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

電機給定轉(zhuǎn)速n^*與滑模觀測器輸出的轉(zhuǎn)速估算值作為滑?？刂破鞯妮斎耄?jīng)過滑?？刂破髦谢Ｃ婧瘮?shù)的計算，計算結(jié)果輸入到速度控制模塊，速度控制模塊輸出交軸電流給定值i_q^*；交軸電流給定值i_q^*、直軸電流給定值i_d^*＝0、交軸電流i_q和直軸電流i_d作為電流控制器的輸入，電流控制器的交軸電流控制模塊利用輸入的交軸電流給定值i_q和交軸電流i_q計算出交軸電壓給定值u_q^*，直軸電流控制模塊利用輸入的直軸電流給定值i_d^*＝0和直軸電流i_d計算出直軸電壓給定值u_d^*；交軸電壓給定值u_q^*和直軸電壓給定值u_d^*輸入到帕克逆變換模塊，經(jīng)過帕克逆變換得到兩相靜止坐標系下的兩相電壓值u_α^*,u_β^*，再經(jīng)過空間矢量調(diào)制模塊，獲得PWM控制信號；PWM信號和直流母線電壓U_dc輸入到三相逆變器，三相逆變器輸出三相正弦電壓到控制對象模塊永磁同步電機；在系統(tǒng)閉環(huán)反饋部分，通過測量電機的三相靜止電壓和電流u_a,u_b,u_c,i_a,i_b,i_c，將三相電壓和電流u_a,u_b,u_c,i_a,i_b,i_c輸入到克拉克變換模塊，將其轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標系下的兩相電壓和電流u_α,u_β,i_α,i_β；兩相電壓和電流u_α,u_β,i_α,i_β輸入到新型滑模觀測器中，經(jīng)過滑模觀測器的估算，為帕克變換及帕克逆變換模塊提供轉(zhuǎn)子位置為轉(zhuǎn)速閉環(huán)提供轉(zhuǎn)速兩相電流i_α,i_β輸入到帕克變換模塊中，將其轉(zhuǎn)換為交直軸電流i_q,i_d輸入到電流控制器。