[發(fā)明專利]一種多永磁同步電機系統(tǒng)的協(xié)同控制方法

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• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114884411A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈偉;羅霄云;王軍政;趙江波;馬立玲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/22;H02P25/022;H02P6/04;H02P5/50;H02P5/56
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發(fā)明公開了一種多永磁同步電機系統(tǒng)的協(xié)同控制方法，應(yīng)用于具有電流環(huán)和位置環(huán)的矢量控制系統(tǒng)，該方法包括：在電流環(huán)和位置環(huán)之間設(shè)置基于滑膜的協(xié)同控制器，協(xié)同控制器的輸出直接輸入到電流環(huán)；獲取第i臺電機和相鄰電機的實際值，包括電角度和實際電角速度；確定第i臺電機的協(xié)同控制器的目標控制量，以滿足第i臺電機與相鄰電機的協(xié)同目標，并消除電角度和電角速度的總體協(xié)同誤差；協(xié)同控制器以實際值與目標控制量的差值為滑動模態(tài)，采用滑模算法確定電機的電流控制項，輸入電流環(huán)實現(xiàn)多電機協(xié)同控制。該方法可有效提高多永磁同步電機系統(tǒng)的協(xié)同性能，提升響應(yīng)精度和速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多永磁同步電機系統(tǒng)的協(xié)同控制方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機因其無勵磁損耗、體積小和可靠性高等優(yōu)點成為工業(yè)界廣泛使用的一種電動執(zhí)行元件。工業(yè)界對永磁同步電機系統(tǒng)的控制性能要求越來越高，要求電機系統(tǒng)有更高的輸出功率和具備控制多自由度設(shè)備的能力。為了使單電機系統(tǒng)匹配更高的輸出功率，需要使用參數(shù)等級更高的電機設(shè)備和配置更復(fù)雜的驅(qū)動電路，實現(xiàn)難度增大。若要單電機系統(tǒng)實現(xiàn)多自由度控制，需要配套更多的阻尼器和齒輪等機械結(jié)構(gòu)，機械復(fù)雜度增大。單獨一臺永磁同步電機逐漸難以適應(yīng)愈加復(fù)雜的工業(yè)場景，為此，多永磁同步電機系統(tǒng)越來越多地投入到工業(yè)應(yīng)用中。

多電機系統(tǒng)中，兩臺或多臺電機一齊驅(qū)動同一對象，根據(jù)控制場景的要求，需要各臺電機間的轉(zhuǎn)速相同或成一定比例，多臺電機之間的協(xié)同精度決定了系統(tǒng)的整體控制性能。目前，常見的用于多臺電機之間的協(xié)同方法包括偏差耦合方法和交叉耦合方法(如圖1所示)等，這些傳統(tǒng)協(xié)同方法將協(xié)同誤差乘以比例系數(shù)后，補償?shù)诫姍C控制器的外部給定。但這些傳統(tǒng)協(xié)同方法存在著一定的局限性：這類方法使用一個固定的增益系數(shù)，無法兼顧低速和高速時的性能；這類方法將補償量加入到控制器的外部給定，而永磁同步電機往往采用多環(huán)控制器的矢量控制，補償效果輸入到矢量控制外部，經(jīng)過多環(huán)控制器的調(diào)節(jié)過程，存在滯后；某一臺電機遇到擾動后，傳統(tǒng)方法通過將比例系數(shù)乘以誤差獲得補償量，會使相鄰電機的協(xié)同誤差超調(diào)較大，影響系統(tǒng)的協(xié)同精度。

對于多永磁同步電機系統(tǒng)，目前仍缺乏一種可靠的精度高響應(yīng)快的協(xié)同控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種針對多永磁同步電機系統(tǒng)的有效協(xié)同控制方法，可有效提高多永磁同步電機系統(tǒng)的協(xié)同性能，提升響應(yīng)精度和速度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。

一種多永磁同步電機系統(tǒng)的協(xié)同控制方法，應(yīng)用于具有電流環(huán)和位置環(huán)的矢量控制系統(tǒng)；該方法包括：

在電流環(huán)和位置環(huán)之間設(shè)置基于滑膜的協(xié)同控制器，協(xié)同控制器的輸出直接輸入到電流環(huán)；

獲取第i臺電機和相鄰電機的實際值，包括電角度和實際電角速度；

確定第i臺電機的協(xié)同控制器的目標控制量，以滿足第i臺電機與相鄰電機的協(xié)同目標，并消除電角度和電角速度的總體協(xié)同誤差；

協(xié)同控制器以實際值與目標控制量的差值為滑動模態(tài)，采用滑模算法確定電機的電流控制項，輸入電流環(huán)實現(xiàn)多電機協(xié)同控制。

優(yōu)選地，第i臺電機的所述總體協(xié)同誤差包括電角度協(xié)同誤差e_θsy和電角速度協(xié)同誤差e_wsy，確定方式為：

步驟S1、確定第i臺電機與第i+1、i-1臺電機的電角度誤差，確定第i臺電機與第i+1、i-1臺電機的電角速度誤差；

步驟S2、根據(jù)第i臺電機與第i+1、i-1臺電機的電角度誤差，計算電角度協(xié)同誤差e_θsy；根據(jù)第i臺電機與第i+1、i-1臺電機的電角速度誤差，計算電角速度協(xié)同誤差e_wsy。