[發明專利]一種永磁同步電機的控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202010294727.0
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN111510035A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 劉開欣;宋墩文;于明;楊學濤;李錚;郁舒雁;許鵬飛;陳勇;劉英志;郅治;位士全;劉道偉;杜三恩;馮靜;楊紅英;蔣勇;謝家正;趙高尚
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;廣西電網有限責任公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/20;H02P21/13;H02P25/022
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

1.一種永磁同步電機的控制方法，其特征在于，包括：

建立一階自抗擾控制器數學模型的標準形式；

建立包含磁路不飽和的表貼式永磁同步電機的數學模型；

基于非線性微分跟蹤器和線性化擴張狀態觀測器，獲取一階簡化自抗擾速度控制器數學模型；

在傳統電流環的基礎上，加入負載轉矩前饋補償，建立基于自抗擾控制與負載轉矩前饋補償控制的永磁同步電機的控制系統對永磁同步電機的控制。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，建立一階自抗擾控制器數學模型的標準形式，包括：建立一階跟蹤微分器TD、二階擴張狀態觀測器，以及狀態誤差反饋控制律NLSEF，其中，

一階跟蹤微分器TD為，

二階擴張狀態觀測器為，

狀態誤差反饋控制律NLSEF為，

式中，z₁₁為給定參考信號，v為輸入信號，z₂₁為系統狀態量的跟蹤值，z₂₂為系統綜合擾動觀測值，x為輸出信號，[β₀₁,β₀₂]為狀態觀測器各階增益系數，r是TD跟蹤快慢因子，b₀是控制量估測增益，fal(·)是非線性函數，形式如下：

上式中，α為非線性因子，δ線性區間寬度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，建立包含磁路不飽和的表貼式永磁同步電機的數學模型，所述數據模型如下，

式中：R、L_S分別表示電機的定子電阻、d-q坐標系下的電感分量；i_q分別是定子電流q軸分量；是永磁體磁鏈；w_m、T_L分別是電機機械角速度、負載轉矩；J、B分別是電機的轉動慣量、阻尼系數；p_n是電機的極對數。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于非線性微分跟蹤器和線性化擴張狀態觀測器，獲取一階簡化自抗擾速度控制器數學模型，包括：

根據一階非線性微分跟蹤器TD和線性化二階擴張狀態觀測器ESO，建立比例誤差反饋控制律作為一階簡化自抗擾速度控制器數學模型；所述一階非線性微分跟蹤器TD為，

線性化二階擴張狀態觀測器ESO為，

比例誤差反饋控制律為，

式中，z₁₁為給定參考信號，w為輸入信號，z₂₁為系統狀態量的跟蹤值，z₂₂為系統綜合擾動觀測值，[β₀₁,β₀₂]為狀態觀測器各階增益系數，r是TD跟蹤快慢因子，b₀是控制量估測增益，fal(·)是非線性函數，形式如下：

上式中，α為非線性因子，δ線性區間寬度。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在傳統電流環的基礎上，加入負載轉矩前饋補償，建立基于自抗擾控制與負載轉矩前饋補償控制的永磁同步電機的控制系統對永磁同步電機的控制，包括：

使用負載轉矩觀測器獲取永磁同步電機的負載轉矩前饋補償；

建立基于自抗擾控制與負載轉矩前饋補償控制的永磁同步電機的控制系統對永磁同步電機的控制。

6.一種永磁同步電機的控制裝置，其特征在于，包括：

自抗擾控制器數學模型建立單元，用于建立一階自抗擾控制器數學模型的標準形式；

表貼式永磁同步電機的數學模型建立單元，用于建立包含磁路不飽和的表貼式永磁同步電機的數學模型；

簡化自抗擾速度控制器數學模型建立單元，用于基于非線性微分跟蹤器和線性化擴張狀態觀測器，獲取一階簡化自抗擾速度控制器數學模型；

永磁同步電機的控制單元，用于在傳統電流環的基礎上，加入負載轉矩前饋補償，建立基于自抗擾控制與負載轉矩前饋補償控制的永磁同步電機的控制系統對永磁同步電機的控制。