[發明專利]一種基于無速度傳感的永磁同步電機高性能控制方法

在審

• 申請號: 202010749618.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111835251A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙天海;李生權;馮波;陸浩;徐子楓;曹張然
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/13;H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/24;H02P25/026;H02P27/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳棟智;董旭東

1.一種基于無速度傳感的永磁同步電機高性能控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)在上位機的MATLAB平臺上，利用MATLAB/Simulink軟件進行基于DSP模塊化的PMSM矢量控制系統的設計；

步驟2)搭建基于DSP模塊化的PMSM矢量控制系統硬件電路，建立硬件電路與上位機的雙向通信；

步驟3)在上位機的速度環控制器中加入擴張狀態觀測器，采用自抗擾控制策略來控制電機轉速，同時擴張狀態觀測器采集速度信號前對速度信號采用差分跟蹤濾波器進行濾波處理；

步驟4)將步驟3)中的速度環控制器引入步驟2)中搭建的PMSM矢量控制系統硬件電路中，對PMSM進行控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于無速度傳感的永磁同步電機高性能控制方法，其特征在于，步驟3)中差分跟蹤濾波器的表達式為：

其中，v(n)是滑模觀測器的輸出x₁(n)是對v(n)即的跟蹤值。x₁(n+1)為通過過濾器后的輸出值x₂(n)為x₁(n)的近似微分，r為速度因子，h₀為差分跟蹤濾波器的濾波因子，h為積分步長，fhan為最快的控制綜合函數。

3.根據權利要求1所述的一種基于無速度傳感的永磁同步電機高性能控制方法，其特征在于，步驟3)中擴張狀態觀測器的離散表達式為：

加入擴張狀態觀測器后的速度環控制器的離散化表達式為：

其中，k_p為輸出誤差反饋增益，ω^*為期望速度，u₀(n)為反饋控制器的輸出，u(n)為對應電流環的控制信號，z₁(n)為速度ω的估計，z₂(n)為系統總擾動a(n)的估計。

4.根據權利要求1所述的一種基于無速度傳感的永磁同步電機高性能控制方法，其特征在于，步驟3)中差分跟蹤濾波器處理的速度信號通過基于滑模觀測器的轉子磁通位置估計器獲取，估計器的表達式為：

其中，i_d,i_q分別為定子在d-q坐標系上d軸和q軸的電流；L_d,L_q為定子在d-q坐標系上d軸和q軸的等效電感，ψ_f為轉子磁鏈，ω_ε是電角速度，θ_ε是電角度，k_t是當前采樣時間，是估計的轉子位置角，是估計的速度，f_b是基頻，Δt是采樣周期，為電機轉子電壓電流轉換處理所得的估計反電動勢。