[发明专利]永磁同步电机功率角恒定自适应控制方法

权利要求书

1.永磁同步电机功率角恒定自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：利用霍尔传感器、电阻分压电路和光电编码器进行数据采样，所述数据包括电机定子u相电流i_a、电机定子v相电流i_b、直流侧母线电压U_dc和电机转子旋转速度ω_r；以实现系统的闭环控制和功率角计算；

步骤2：利用步骤1所得的数据，实时计算功率角，公式如下：

式中，i_a、i_b、i_c分别为电机三相定子电流，i_d、i_q分别为定子电流矢量的d、q分量；θ为A轴和d轴间夹角；

式中，δ为定子磁链和转子磁链间夹角，即功率角，L_d、L_q分别为定子电感的d、q分量，且L_d＝L_q＝L_s，其中L_S为定子电感，是一种电机参数，当电机型号确定，定子电感的值也随之确定，为电机转子磁链；

步骤3：计算功率角偏差e，公式如下：

e＝δ_ref-δ

式中，δ_ref为功率角给定值，且其取值为40°～60°；

步骤4：采用自校正PID智能控制器对功率角进行调节，具体方法如下：

步骤4-1：利用BP神经网络对PID控制器的系数进行整定，当PID控制器输出误差小于3％时，执行步骤4-3，否则，执行步骤4-2，所述的PID控制器的系数是指比例系数k_p，积分系数k_i和微分系数k_d；

步骤4-2：采用经验法确定PID控制器的系数；

步骤4-3：采用增量式PID算法确定PID控制器的输出值，公式如下：

u(k)＝u(k-1)+k_p[e(k)-e(k-1)]+k_ie(k)+k_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]  (3)

式中，u(k)为控制器当前周期输出电压，u(k-1)为控制器上一周期输出电压，e(k)为当前周期的误差，e(k-1)为上一周期的误差，e(k-2)为前两个周期的误差；

步骤4-4：PID控制器的输出值经电压调节输出脉冲波，把脉冲波加到变频器上，变频器中IGBT管开通和关断，变频器输出相应频率的三相交流电，控制永磁电机运行；

步骤5：如功率角的给定值与功率角计算值不相等，则反复执行步骤1～步骤5。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机功率角恒定自适应控制方法，其特征在于：步骤4-1所述的利用BP神经网络对PID控制器的系数进行整定，方法为：

步骤4-1-1：确定BP神经网络结构、输出层及中间层神经元数量，设定各层初始值和学习速率；

步骤4-1-2：计算BP神经网络各层的输入和输出，BP网络的最终输出即为PID控制器的比例控制参数k_p、积分控制参数k_i和微分控制参数k_d；

步骤4-1-3：采用PID算法，计算控制器输出；

步骤4-1-4：在线学习神经网络PID控制器，动态调整权重及PID三个参数；

步骤4-1-5：返回步骤4-1-2，开始新的循环。