[發明專利]一種無刷雙饋電機的終端滑模磁鏈觀測方法

有效

• 申請號: 202110836140.2
• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113556069B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 周銘浩;蘇鴻宇;劉毅;徐偉;蔡蔚;謝穎;馮勇;穆朝絮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/13;H02P21/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種無刷雙饋電機的終端滑模磁鏈觀測方法，屬于觀測器技術領域，解決了現有無刷雙饋電機存在磁鏈不能直接測量而現有的觀測方法存在測量精確度差、速度慢的問題。本發明采集無刷雙饋電機功率繞組和控制繞組的電壓、電流和電機的固定參數，建立無刷雙饋電機在α?β兩相靜止坐標系下的動態數學模型；設計定子電流和定子磁鏈的觀測器，采用無抖振終端滑模控制方法使觀測器的定子電流誤差及其導數收斂為0，保證了觀測值的準確性，無抖振方法的應用獲得了平滑的觀測信號，消除了抖振帶來的噪聲。本發明適用于對無刷雙饋電機的終端滑模磁鏈觀測使用。

技術領域

本發明屬于觀測器技術領域。

背景技術

無刷雙饋電機作為一種新型感應電機，它的定子由兩組不同極對數的繞組構成，分別稱為功率繞組PW與控制繞組CW。相比于傳統的雙饋電機，無刷雙饋電機沒有電刷和集電環，因此使用壽命更長，穩定性更好。

近年來，在新能源領域，特別是在風力發電領域，無刷雙饋電機因其功率繞組側輸出電壓頻率穩定，控制方便等優點,從而得到廣泛的應用。在無刷雙饋電機控制系統中，應用最為廣泛的是矢量控制。對轉子磁鏈的精確觀測是實現矢量控制系統的基礎，但是，現有磁鏈不能直接測量，而現有的觀測方法存在精確度差，速度慢的問題

發明內容

本發明是為了解決現有無刷雙饋電機在工作過程中，存在磁鏈不能直接測量而現有的觀測方法存在測量精確度差，速度慢的問題，提出了一種無刷雙饋電機的終端滑模磁鏈觀測方法。

本發明所述的一種無刷雙饋電機的終端滑模磁鏈觀測方法，包括:

步驟一、采集無刷雙饋電機功率繞組和控制繞組的電壓、電流,電機機械角速度和電機的固定參數，建立無刷雙饋電機在α-β兩相靜止坐標系下的動態數學模型；

步驟二、將所述動態數學模型轉為ω_r-i₁-i₂-φ₁-φ₂型狀態方程組，獲取定子電流和定子磁鏈的關系式；其中，ω_r為電機機械角速度，i₁為功率繞組電流，i₂為控制繞組電流，φ₁為功率繞組磁鏈，φ₂為控制繞組磁鏈；

步驟三、根據定子電流和定子磁鏈的關系式形式，設計定子電流和定子磁鏈的觀測器；

步驟四、利用步驟二所述定子電流和定子磁鏈的關系式和步驟三所述觀測器獲取觀測器的定子電流誤差；

步驟五、利用無抖振終端滑模控制方法使觀測器的定子電流誤差及其導數收斂為0，獲得觀測器的平滑的控制信號與定子磁鏈的關系方程；

步驟六、對觀測器的平滑的控制信號與定子磁鏈的關系方程求解，獲得定子磁鏈的觀測值；

步驟七、利用定子磁鏈的觀測值和定子磁鏈與轉子磁鏈的關系，獲取轉子磁鏈及其相角的觀測值，完成對無刷雙饋電機的磁鏈觀測。

進一步地，本發明中，電機固定參數包括功率繞組電感、功率繞組電阻、功率繞組與轉子間互感、控制繞組的電感、控制繞組的電阻，控制繞組與轉子間互感，轉子電感和轉子電阻。

進一步地，本發明中，步驟一所述建立無刷雙饋電機在α-β兩相靜止坐標系下的動態數學模型為：