[發明專利]一種無刷直流電機反步法控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010031539.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111082711A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 周麗;馬劍辰;陳園
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06;H02P6/28;H02P21/18;H02P21/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種無刷直流電機反步法控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將設定的無刷直流電機機械角速度給定值和轉速檢測模塊輸出的電機機械角速度ω_m的誤差e_ω輸入到速度反步控制器進行控制，得到電機參考q軸電流

(2)將q軸參考電流與實際q軸電流的誤差作為電流反步控制器的輸入，進行控制后得到定子電壓在旋轉坐標下的q軸分量

(3)假定電機參考d軸電流與實際d軸電流的誤差作為電流反步控制器的另一個輸入，進行控制后得到定子電壓在旋轉坐標下的q軸分量

(4)將電流反步控制器輸出的定子電壓在旋轉坐標系下的分量輸入至反Park變換模塊；

(5)將輸入至空間矢量調制模塊，經過空間矢量調制算法后，得到逆變器所需的三相開關控制信號S_a、S_b、S_c。

2.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機反步法控制方法，其特征在于，所述步驟(1)通過以下公式實現：

其中，p為無刷直流電機極對數，ψ_f為無刷直流電機永磁體磁鏈，B為無刷直流電機阻尼系數，ω_m為無刷直流電機機械角速度，T_L為負載轉矩，k_ω為轉速反步控制器常數。

3.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機反步法控制方法，其特征在于，所述步驟(2)通過以下公式實現：

其中，L_d、L_q為定子電感在旋轉坐標系下的分量，i_d、i_q為定子電流在旋轉坐標系下的分量，R為定子電阻，k_q為q軸電流反步控制常數。

4.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機反步法控制方法，其特征在于，所述步驟(3)通過以下公式實現：

其中，k_d為d軸電流反步控制常數。

5.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機反步法控制方法，其特征在于，所述步驟(4)通過以下公式實現：

6.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機反步法控制方法，其特征在于，所述步驟(5)包括以下步驟：

(51)進行參考電壓矢量的判斷，定義A、B、C三個變量，

(52)計算非零矢量和零矢量的作用時間，確定各個扇區矢量切換點；

(53)根據基本電壓矢量和各個扇區矢量切換點的對應關系，確定逆變器所需的開關控制信號S_a、S_b、S_c；

(54)逆變器得到三相開關控制信號S_a、S_b、S_c后對開關元件進行控制，從而控制無刷直流電機。

7.一種采用如權利要求1所述方法的無刷直流電機反步法控制系統，其特征在于，包括速度反步控制器(1)、電流反步控制器(2)、反Park變換模塊(3)、空間矢量調制模塊(4)、逆變器(5)、無刷直流電機(6)、位置檢測模塊(7)、三相電流檢測模塊(8)、轉速檢測模塊(9)、Clark變換模塊(10)和Park變換模塊(11)；所述反步控制器(1)、電流反步控制器(2)、反Park變換模塊(3)、空間矢量調制模塊(4)、逆變器(5)、無刷直流電機(6)依次連接；所述無刷直流電機(6)和位置檢測模塊(7)、轉速檢測模塊(9)相連接；所述位置檢測模塊(7)和反Park變換(3)、Park變換模塊(11)相連接；所述三相電流檢測模塊(8)和逆變器(5)、Clark變換模塊(10)相連接；所述轉速檢測模塊(9)與速度反步控制器(1)、電流反步控制器(2)相連接；所述Clark變換模塊(10)和Park變換模塊(11)相連接；所述Park變換模塊(11)和電流反步控制器(2)相連接。