[发明专利]永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法

权利要求书

1.永磁同步电机的负载扰动补偿装置，包括与永磁同步电机(17)相连接的负载扰动补偿装置，该负载扰动补偿装置包括第一加法器(1)、速度环PI调节器(2)、第二加法器(3)、负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)、第三加法器(5)、第四加法器(6)、电流环PI调节器(7)、Park变换模块(8)、空间矢量调制模块(9)、Clark变换模块(10)、Park逆变换模块(11)、负载力矩辨识滑模观测器(13)、速度计算模块(14)和整流/三相逆变器模块(16)；其特征是：所述永磁同步电机(17)通过内置的位置传感器(12)和电流传感器(15)分别输出转子位置θ_r和定子两相电流i_A、i_B，该转子位置θ_r分别输入到PARK变换模块(8)、PARK逆变换模块(11)以及速度计算模块(14)；该定子两相电流i_A、i_B输入CLARK变换模块(10)；

所述速度计算模块(14)输出电机实际转速ω_e到第一加法器(1)和负载力矩辨识滑模观测器(13)中；

第一加法器(1)通过电机参考转速ω_ref和电机实际转速ω_e输出误差值Ⅰ到速度环PI调节器(2)；

速度环PI调节器(2)输出交轴电流给定第一阶段的值到第二加法器(3)；

CLARK变换模块(10)输出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β到PARK逆变换模块(11)；PARK逆变换模块(11)输出实际交轴电流i_q到负载力矩辨识滑模观测器(13)和第四加法器(6)中，并输出实际直轴电流i_d到负载力矩辨识滑模观测器(13)和第三加法器(5)中；

负载力矩辨识滑模观测器(13)输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)；

负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)输出交轴电流给定第二阶段值到第二加法器(3)；

第二加法器(3)输出最终的交轴电流给定值到第四加法器(6)；

第四加法器(6)输出误差值Ⅱ到电流环PI调节器(7)；

第三加法器(5)通过直轴电流给定值和实际直轴电流i_d输出误差值Ⅲ到电流环PI调节器(7)；

电流环PI调节器(7)输出交轴电压给定和直轴电压给定到PARK变换模块(8)；

PARK变换模块(8)输出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β到空间矢量调制模块(9)；

空间矢量调制模块(9)输出六路PWM波到整流/三相逆变器模块(16)，整流/三相逆变器模块(16)控制永磁同步电机(17)运行。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置，其特征是：所述负载力矩辨识滑模观测器(13)包括基于PMSM数学模型的电流观测器(18)、第五加法器(19)、饱和函数模块(20)、低通滤波器(21)、反馈增益模块(23)、第六加法器(24)、乘法器(22)和负载转矩观测值模块(25)；

PARK逆变换模块(11)输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d到基于PMSM数学模型的电流观测器(18)；

所述速度计算模块(14)输出电机实际转速ω_e到第五加法器(19)；

基于PMSM数学模型的电流观测器(18)输出转子估算速度到第五加法器(19)；

第五加法器(19)通过电机实际转速ω_e和转子估算速度输出转速差到饱和函数模块(20)，

饱和函数模块(20)输出控制函数Z_s到低通滤波器(21)和第六加法器(24)；

低通滤波器(21)输出等效控制函数Z_es到乘法器(22)；

反馈增益模块(23)输出反馈增益l到乘法器(22)；

乘法器(22)输出的数值l×Z_es到第六加法器(24)；

第六加法器(24)输出负载转矩初始值到负载转矩观测值模块(25)和基于PMSM数学模型的电流观测器(18)；

负载转矩观测值模块(25)输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)。