[發(fā)明專利]礦用牽引永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010918598.8
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112039389B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉穎慧;凌云;張曉虎;黃云章;周建華;湯彩珍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/05;H02P21/13;H02P21/20;H02P25/022
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本發(fā)明公開了一種礦用牽引永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制方法，永磁同步電機(jī)速度采用滑模速度控制器進(jìn)行控制，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器對負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行觀測，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器的輸出用于對滑模速度控制器的輸出進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償；負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測采用反饋增益依據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值的變化量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值的變化量進(jìn)行自動調(diào)整的算法，能在電機(jī)調(diào)速、系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或者是負(fù)載發(fā)生擾動，導(dǎo)致負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值發(fā)生變化或/和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值發(fā)生變化時，快速降低負(fù)載轉(zhuǎn)矩的觀測誤差并將負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值前饋補(bǔ)償至電流調(diào)節(jié)器中，有效地削弱了系統(tǒng)的抖振，且動態(tài)響應(yīng)速度快，魯棒性高，提高了永磁同步電機(jī)的控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，尤其是涉及一種礦用牽引永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有效率高、扭矩大、轉(zhuǎn)速性能好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在制造、電動汽車、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中。礦用牽引電機(jī)應(yīng)用場合工作環(huán)境復(fù)雜多變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化大，調(diào)速范圍廣，且要求能夠大力矩啟動，基于PI控制器的永磁同步電機(jī)矢量控制方法的魯棒性不如滑模控制方法，但滑模控制方法在發(fā)生負(fù)載擾動或內(nèi)部參數(shù)攝動時，會使電機(jī)速度產(chǎn)生明顯的抖振。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化大和調(diào)速范圍廣的情況，提供一種將觀測的負(fù)載轉(zhuǎn)矩前饋補(bǔ)償至電流調(diào)節(jié)器中，提高負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測響應(yīng)速度并減少轉(zhuǎn)矩觀測波動性的礦用牽引永磁同步電機(jī)驅(qū)動控制方法，包括：

永磁同步電機(jī)速度由滑模速度控制器控制，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器對負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行觀測，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器的輸出用于對滑模速度控制器的輸出進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償；其特征在于，負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值的變化對反饋增益進(jìn)行調(diào)整，依據(jù)轉(zhuǎn)子角速度ω和電流i_q對負(fù)載轉(zhuǎn)矩進(jìn)行觀測，得到新的負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值；q軸轉(zhuǎn)矩電流給定值為轉(zhuǎn)矩電流給定分量與轉(zhuǎn)矩電流補(bǔ)償分量之和。

滑模速度控制器的狀態(tài)變量為

其中，ω是轉(zhuǎn)子角速度，ω^*是給定轉(zhuǎn)子角速度；滑模速度控制器的滑模面為s＝cx₁+x₂，c為滑模面參數(shù)，且c＞0。滑模速度控制器輸出的負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值和轉(zhuǎn)矩電流給定分量i′_q為

其中，J是轉(zhuǎn)動慣量，p是電機(jī)極對數(shù)，ψ_f是永磁體磁鏈；系數(shù)k₁、k₂、k₃、k₄為速度滑模控制的指數(shù)趨近率系數(shù)，且k₁＞0，k₂＞0，1＜k₃＜2，k₄＞0。

負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器為

其中，是轉(zhuǎn)子角速度估計值，g是負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器的反饋增益且g＜0；k_g是負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器的滑模增益且k_g≤-|e₂/J|，為負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測誤差，T_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩給定值和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測值的變化對反饋增益進(jìn)行調(diào)整的方法是：

步驟1、計算計算

步驟2、判斷ΔT是否大于ε₂；當(dāng)ΔT大于ε₂時，取反饋增益g等于g_min并進(jìn)入步驟5；當(dāng)ΔT小于等于ε₂時，進(jìn)入步驟3；

步驟3、判斷ΔT是否小于ε₁；當(dāng)ΔT小于ε₁時，取反饋增益g等于g_max并進(jìn)入步驟5；當(dāng)ΔT大于等于ε₁時，進(jìn)入步驟4；

步驟4、反饋增益g按照