[發明專利]一種永磁同步電動機轉速控制系統及方法

有效

• 申請號: 201810045121.6
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108092567B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 劉旭東;于海生;于金鵬
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P21/13;H02P21/18
• 代理公司: 37221 濟南圣達知識產權代理有限公司
• 代理人: 董雪

1.一種永磁同步電動機轉速控制系統，其特征在于，包括：電流傳感器模塊、Clark坐標變換模塊、Park坐標變換模塊、轉速/位置檢測模塊、反步控制器、非線性擾動觀測器、Park坐標反變換模塊、電壓空間矢量PWM模塊和逆變器；

所述電流傳感器模塊與永磁同步電機連接，所述電流傳感器模塊、Clark坐標變換模塊、Park坐標變換模塊依次連接，所述Park坐標變換模塊與非線性擾動觀測器和反步控制器分別連接，所述非線性擾動觀測器與反步控制器連接，所述反步控制器、Park坐標反變換模塊、電壓空間矢量PWM模塊和逆變器依次連接，所述逆變器連接永磁同步電機；

所述轉速/位置檢測模塊與非線性擾動觀測器、反步控制器、Park坐標變換模塊、Park坐標反變換模塊分別連接；

通過Park坐標變換得到電機在兩相同步旋轉坐標系下的電流i_d和i_q；

根據永磁同步電機的轉速ω及在兩相同步旋轉坐標系下的電流i_d、i_q，通過非線性擾動觀測，得到系統所有擾動的估計值根據永磁同步電機的轉速ω，給定的電機參考轉速ω^*，在兩相同步旋轉坐標系下的電流i_d、i_q，d軸參考電流以及系統所有擾動的估計值進行永磁同步電機反步控制。

2.一種永磁同步電動機轉速控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：測量永磁同步電機的轉速ω和位置θ信息；對永磁同步電機兩相輸出電流進行采樣，通過信號轉換得到實際的兩相輸出電流i_a和i_b；

步驟二：計算第三相輸出電流i_c，通過Clark坐標變換得到永磁同步電機在兩相靜止坐標系下的電流i_α和i_β；通過Park坐標變換得到電機在兩相同步旋轉坐標系下的電流i_d和i_q；

步驟三：根據永磁同步電機的轉速ω及在兩相同步旋轉坐標系下的電流i_d、i_q，通過非線性擾動觀測，得到系統所有擾動的估計值

步驟四：根據永磁同步電機的轉速ω，給定的電機參考轉速ω^*，在兩相同步旋轉坐標系下的電流i_d、i_q，d軸參考電流以及系統所有擾動的估計值進行永磁同步電機反步控制，得到在兩相同步旋轉坐標系下的輸入電壓值u_d、u_q；

步驟五：根據在兩相同步旋轉坐標系下的輸入電壓值u_d、u_q以及永磁同步電機的位置θ，通過Park坐標反變換得到在兩相靜止坐標系下的電壓值u_α和u_β；

步驟六：根據在兩相靜止坐標系下的電壓值u_α和u_β，利用電壓空間矢量PWM控制技術，得到用于控制三相逆變器的PWM控制信號，進而將從逆變器得到的輸出電壓作用于永磁同步電機，實現電機的轉速跟蹤控制。

3.如權利要求2所述的一種永磁同步電動機轉速控制方法，其特征在于，所述步驟三中，通過非線性擾動觀測，得到系統所有擾動的估計值的方法具體為：

設計非線性擾動觀測器

其中，

i_d，i_q分別為兩相同步旋轉坐標系下的永磁同步電機定子電流，u_d，u_q分別為兩相同步旋轉坐標系下的永磁同步電機定子電壓，L_d和L_q分別為兩相同步旋轉坐標系下的定子電感，R_s為定子電阻，n_p為極對數，ω為轉子機械角速度，J_m為轉動慣量，B為摩擦系數，Φ為永磁體產生的磁鏈；

為估計的擾動量，z_d為觀測器內部狀態變量，λ(x)為觀測器設計的非線性函數，l(x)為觀測器增益，并取