[發明專利]基于新型滑?？刂频腎PMSM弱磁控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202211349871.5
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115580195A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 谷愛昱;龐城潔
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/22;H02P21/14;H02P21/00;H02P21/05
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明提出一種基于新型滑模控制的IPMSM弱磁控制系統及控制方法，涉及電機弱磁控制的技術領域，在傳統內置式永磁同步電機弱磁控制的基礎上，基于新型滑模趨近律設計滑模速度控制環，將該滑模速度控制環應用于內置式永磁同步電機弱磁控制，提高了內置式永磁同步電機弱磁控制系統的魯棒性、動態響應速度和抵抗外部干擾的能力，同時提升滑模趨近速率，抑制了系統抖振。

技術領域

本發明涉及電機弱磁控制的技術領域，更具體地，涉及一種基于新型滑?？刂频腎PMSM弱磁控制系統及控制方法。

背景技術

內置式永磁同步電動機(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPMSM)具有轉矩密度高、功率密度高、效率高等一系列優點，被廣泛應用于電動汽車等電力傳動領域。

內置式永磁同步電動機的運行控制至關重要，常用的方法如最大轉矩電流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)控制，適用于基速以下運行。而在要求電機高轉速運行的環境下，必須采用弱磁(Flux-weakening，FW)控制策略來實現。內置式永磁同步電機在弱磁擴速過程中，速度環控制器要滿足響應快、誤差小、精度高、抗干擾能力強的要求。

為了滿足內置式永磁同步電機弱磁控制對速度控制環的要求，學者們提出滑?？刂啤⒆赃m應控制、神經網絡控制等方法，其中，滑?？刂凭哂袑底兓幻舾校垢蓴_能力強，魯棒性好等優點，被廣泛應用到內置式永磁同步電機的速度環設計上。但滑?？刂拼嬖跔顟B變量趨近滑模面速度慢、抖振嚴重等問題，針對這一問題，許多研究人員通改進滑模趨近律來優化。如在已公開的基于滑模變結構的內置式永磁同步電機的弱磁矢量控制的文章中提出了利用滑模變結構設計速度環來提高內置式永磁同步電機的弱磁性能，速度環采用滑?？刂破鱽泶鎮鹘yPI控制器，一定程度上提高了系統響應速度和穩定性，但由于引入了滑?？刂?，系統的抖振嚴重；公開專利“變指數冪次趨近律滑模及其PMSM控制應用”中利用變指數趨近律設計滑模速度控制器，該方案雖然在一定程度上提高了滑模趨近速度，但當系統狀態遠離滑模面時趨近速度提高有限，不能滿足永磁同步電機弱磁算法快響應要求；在公開專利“改進趨近律的內置式永磁同步電機的滑模轉速控制方法”中，通過改進滑模趨近律來提高滑模速度控制器的趨近速度，但改進趨近律中引入的等速到達項，導致系統狀態靠近滑模面時的系統抖振增大；在專利“一種基于新型趨近律的PMSM調速控制方法”中設計了一種新型滑模速度控制器，趨近律中引入系統狀態變量和滑模函數冪次項在一定程度上提高了滑模趨近速度，但系統狀態靠近滑模面時仍有較大的切換增益，系統抖振問題沒有解決。

發明內容

為解決在內置式永磁同步電動機弱磁控制時，存在滑模趨近速度慢、抖振嚴重的問題，本發明提出一種基于新型滑?？刂频腎PMSM弱磁控制系統及控制方法，以新型的滑模趨近律設計滑模速度控制環，提高了內置式永磁同步電機弱磁控制系統的魯棒性、動態響應速度和抵抗外部干擾的能力，同時提升滑模趨近速率，抑制了系統抖振。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

一種基于新型滑?？刂频腎PMSM弱磁控制系統，包括：

轉速檢測模塊，用于檢測內置式永磁同步電機實際的機械角速度ω_m、電角度θ和電角速度ω_e；

Clark變換模塊，用于對定子三相電流進行Clark變換，得到電流i_α及i_β；

Park變換模塊，用于將電流i_α及i_β進行park變換得到旋轉坐標系下電流的實際值i_d及i_q；