[發明專利]內模型等價輸入干擾的永磁同步電機周期擾動抑制方法

有效

• 申請號: 202110255936.9
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113067506B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 佘錦華;劉振燾;梅啟程
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P21/00;H02P21/05;H02P21/20;H02P25/022
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種內模型等價輸入干擾的永磁同步電機周期擾動抑制方法，其特征在于，所述永磁同步電機周期擾動抑制方法包括以下步驟：

對永磁同步電機進行數學建模，得到具有擾動的控制系統狀態方程；

根據所述控制系統狀態方程設計比例積分控制器，根據所述比例積分控制器跟蹤參考輸入；

根據所述控制系統狀態方程設計內模型等價輸入干擾抑制器，通過所述內模型等價輸入干擾抑制器抑制所述永磁同步電機的周期擾動；包括：

根據所述控制系統狀態方程得到第二具有擾動的控制系統狀態方程，所述第二具有擾動的控制系統狀態方程如公式(1)所示：

其中，x(t)是系統狀態，u(t)是控制輸入，y(t)是系統輸出，A、B和C是常數矩陣，B_d是增益矩陣；

由于在控制輸入時存在一個控制輸入信號d_e(t)，其對系統輸出的影響與d(t)完全相同，稱d_e(t)為干擾輸入系統d(t)的等價輸入干擾，得到等價輸入干擾的系統模型如公式(2)所示：

其中，d_e(t)為干擾輸入系統d(t)的等價輸入干擾；

根據所述等價輸入干擾的系統模型設計狀態觀測器，由所述狀態觀測器進行干擾觀測，所述狀態觀測器的表達式如公式(3)所示：

其中，是狀態觀測器觀測的系統狀態，狀態觀測器觀測的系統狀態的一階微分，y(t)是系統輸出，狀態觀測器觀測的系統輸出，L表示狀態觀測器增益；

基于所述狀態觀測器得到系統的狀態誤差，根據所述狀態誤差設計內模型擾動補償器C_EID(s)；

通過所述內模型擾動補償器C_EID(s)和所述狀態觀測器得到系統周期負載轉矩擾動在輸入端的等效值將作為補償信號輸入控制通道，得到內模型等價輸入干擾抑制器，通過所述內模型等價輸入干擾抑制器抑制所述永磁同步電機的周期擾動；

所述內模型擾動補償器C_EID(s)的形式，如公式(4)所示：

其中，T為周期轉矩擾動的周期，q(s)為低通濾波器。

2.根據權利要求1所述的永磁同步電機周期擾動抑制方法，其特征在于，所述對永磁同步電機進行數學建模，得到具有擾動的控制系統狀態方程，所述具有擾動的控制系統狀態方程如公式(5)所示：

其中，J表示轉動慣量，b表示粘滯摩擦系數，ω表示轉子角速度，t表示時間變量，n_p表示電機對數，ψ_f表示轉子磁鏈，i_q表示永磁同步電機d-q旋轉坐標下的電流分量，T_r表示周期負載轉矩擾動。

3.根據權利要求2所述的永磁同步電機周期擾動抑制方法，其特征在于，所述根據所述控制系統狀態方程設計比例積分控制器，根據所述比例積分控制器跟蹤參考輸入的步驟，包括：

令系統狀態x＝ω，控制輸入u＝i_q，系統輸出y＝x，在不考慮周期負載轉矩擾動，狀態觀測器和內模型擾動補償器時，計算得到參考輸入r到系統輸出y的開環傳遞函數，如公式(6)所示：

其中，K_i為積分系數，K_p為比例系數；

由所述開環傳遞函數設計積分系數K_i和比例系數K_p使得所述傳遞函數的無窮范數為零，即：

||G(jω)||_∞＝0 (7)

其中j是虛數單位，ω是參考輸入信號頻率；

根據所述積分系數K_i和比例系數K_p得到比例積分控制器，根據所述比例積分控制器跟蹤參考輸入。

4.根據權利要求1所述的永磁同步電機周期擾動抑制方法，其特征在于，所述低通濾波器q(s)的形式，如公式(8)所示：

其中，T_q濾波器時間常數，通過所述低通濾波器過濾系統噪聲。