[發明專利]無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法

在審

• 申請號: 202110085706.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112910327A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 邢科新;林葉貴;劉世豪;李星宏
• 申請（專利權）人: 紹興敏動科技有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P23/12;H02M7/5387
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃玉杰

1.無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、搭建無刷直流電機本體模塊，形成控制對象

(1)根據無刷直流電機的控制特性，搭建直流電源與三相全橋控制模塊；

(2)根據無刷直流電機的物理結構，搭建本體模塊；

(3)根據無刷直流電機的數學模型，搭建電磁轉矩與運動方程模塊；

步驟二、構造滑模觀測器模塊

根據滑模觀測器狀態方程以及無刷直流電機的數學方程，搭建針對無刷直流電機轉子靜態偏心故障下的滑模觀測器模塊；

步驟三、引入電感辨識

利用李雅普諾夫穩定性理論以及滑模觀測器推導的數學模型，搭建電感辨識模塊，根據自適應辨識率得出實時準確的電感參數；

步驟四、完成容錯觀測器設計

將步驟三中辨識得到的電感參數實時替換滑模觀測器中的電感參數，形成一個閉環整體，實現無刷直流電機在轉子靜態偏心故障下反電勢值的準確觀測。

2.根據權利要求1所述的無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法，其特征在于，所述步驟一中，所述無刷直流電機的電源為直流電源，所述無刷直流電機的驅動方式為全橋式驅動。

3.根據權利要求1所述的無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法，其特征在于，所述步驟一中，所述本體模塊包括三相繞組定子電阻、可修改的三相繞組定子電感和可修改的三相繞組反電勢。

4.根據權利要求1所述的無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法，其特征在于，所述步驟一中，所述電磁轉矩可表示為：

式中Ω為無刷直流電機的機械角速度；

所述運動方程為：

其中：T_L——負載轉矩；

J——轉子轉動慣量；

B_V——粘滯摩擦系數。

5.根據權利要求1所述的無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法，其特征在于，所述步驟二中，針對無刷直流電機轉子靜態偏心故障下的滑模觀測器模塊的方程為：

其中：K＝diag(k₁,k₂,k₃)，H＝diag(h₁,h₂,h₃)，K、H為滑模增益矩陣；

為電感估計值；

6.根據權利要求1所述的無刷直流電機在轉子偏心故障下的容錯觀測器設計方法，其特征在于，所述步驟三的具體步驟為：

根據李雅普諾夫穩定性理論，建立一個非負函數：

其中：ε為反電勢觀測誤差；μ₁＞0、μ₂＞0、μ₃＞0；

對所述非負函數求導：

其中：

令

整理得到參數辨識率

其中：μ＝[μ₁ μ₂ μ₃]^T

通過該參數辨識率的約束，調整電感辨識參數即可準確辨識出三組定子線電感參數。