[发明专利]一种永磁同步电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术的领域，尤其是涉及一种永磁同步电机控制方法。

背景技术

随着电力电子技术、电机控制技术以及稀土永磁材料的发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）以其体积小、气隙磁通密度大、转矩容量比和转矩惯量比高以及没有转子励磁损耗等优点，已经逐渐成为了伺服系统电机选型的“主流”。永磁同步电机交流伺服系统现已在工业、国防、制造业、家用电器等领域得到了广泛的应用。近几年，随着新能源的不断发展，尤其是风电装机量的迅速提升，PMSM伺服系统有了更广阔的市场需求。同时，市场也对伺服系统作动的速度和精度提出了更严格的要求。

永磁同步电机矢量控制技术已经发展成熟，相对于直接转矩控制有更小的转矩脉动和更高的调速比，因此目前高性能伺服系统一般采用转子磁场定向矢量控制策略。基于矢量控制的PMSM伺服系统采用速度环和快速电流环双环结构，其中内环电流环与电机系统本身结构有关，只要调好之后就基本不会怎么变化，比较容易调节。而外环转速环容易受到外界因素的影响，不容易较好地调节，其外环速度调节器一般采用比例积分调节器（PI调节器）。传统速度PI调节器存在只单纯对给定转速和实际转速的偏差进行观测处理而不能明确引起偏差的具体情况的局限性，由于不能明确引起偏差的具体情况，则不能做出较好地响应措施，从而影响了永磁同步电机伺服系统的动静态性能。

此外，传统速度PI调节器缺乏对外界工作环境等因素的适应能力，系统鲁棒性不够好，然而永磁同步电机是一个非线性、时变、大延时的复杂系统，存在着包括负载阻力扰动、转子惯量变化扰动、摩擦力扰动、纹波推力扰动、齿槽推力扰动、永磁体磁链谐波扰动等多种扰动，这些扰动对系统的精度、稳定性、动静态性能都会造成明显的影响。而速度PI调节器的调节性能又与PI参数息息相关，传统的人工整定对人为经验过于依赖，不容易确定出最优的PI参数，且当外界发生扰动时，传统速度PI调节器更不能给出其最优的调节参数K_P、K_i的初始改变量，从而对系统的动静态性能、自适应力以及鲁棒性有所影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种永磁同步电机控制方法，该方法具有快速的动态响应能力、自适应能力强、抗扰动强、跟踪效果好等特点，能使永磁同步电机伺服系统具有更优的动静态性能和更强的自适应力及更好的鲁棒性。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种永磁同步电机控制方法，它包括如下步骤：

（1）通过位置信号检测器采集PMSM的位置信号，并对位置信号进行微分得到实际转速ω_m；

（2）采用四输入观测器进行观测，四输入观测器以给定转速ω_m^*、采集到实际转速ω_m、给定转速和实际转速的偏差e以及其偏差e的变化率Δe作为四个输入的观测量，以速度PI调节器中确定出的调节参数K_P、K_i的初始改变量ΔK_P、ΔK_i作为输出量，其中确定出的初始改变量ΔK_P、ΔK_i为集合形式，其输入与输出间的推导规则为：

假设给定转速ω_m^*和实际转速ω_m不发生突变时，给定转速和实际转速的偏差为e₀，其偏差e₀的变化率为Δe₀，确定出的速度PI调节器中调节参数K_P、K_i的改变量为ΔK_P0、ΔK_i0；