[发明专利]一种低成本环保的电机控制方法

权利要求书

1.一种低成本环保的电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)中注入高频信号U_mcos(ω_ht)，其中下标h代表高频分量，U_m为注入高频信号的幅值，ω_h为注入高频信号的角频率，t为时间，通过霍尔传感器采集电机中进行电动状态的一套三相对称绕组电流i_a、i_b、i_c，然后将其通过abc/dq变换器得到d-q坐标系下实际高频电流响应值i_dh和i_qh；

(2)分别对得到的高频电流响应值i_dh、i_qh通过低通滤波器LPF滤波后，得到d-q坐标系下电机的实际电流值i_d1、i_q1，对q轴高频电流响应值i_qh经过信号处理器处理，得到电机的转子位置信号估计值和对位置信号求导得到的转子速度估计值其中q轴高频电流响应值i_qh可表示为：

iqh=2Umsin(ωht)(Ld-Lq)ωh[(Ld+Lq)2-(Ld-Lq)2]sin(2Δθ)]]>

式中，L_d、L_q分别为电机的d轴和q轴电感值，Δθ为位置信号估计误差值，θ为位置信号实际值，当Δθ＝0时，即可得到这样就可以通过i_qh进行信号处理，得到较准确的电机转子位置信号估计值供预测控制器和发电部分的PI调节器使用；

(3)将给定的转速ω_r^*与反馈的速度送入滑模控制器进行处理，得到具有抗扰动能力和自适应能力强的给定电流i_q1^*，再将给定的d-q轴电流i_q1^*以及i_d1^*送入预测控制器，其中i_d1^*＝0，同时将上一次输出的d-q轴电压U_d1^*(k-1)、U_q1^*(k-1)以及上一次反馈回来的电流i_d1(k-1)和i_q1(k-1)一同送入预测控制器，得到预测出的d-q轴电压U_d1^*(k)和U_q1^*(k)，其预测表达式为：

U_d1^*(k)＝A₁i_d1(k-1)+A₂i_d1^*(k)+A₃i_q1(k-1)+A₄U_d1^*(k-1)

U_q1^*(k)＝B₁i_q1(k-1)+B₂i_q1^*(k)+B₃i_d1(k-1)+B₄U_q1^*(k-1)

其中，k为第k个控制周期，k-1表示第k-1个周期，即上一个周期，U_d1^*(k)和U_q1^*(k)分别为预测出的第k个控制周期的d-q轴电压，i_d1^*(k)和i_q1^*(k)分别为第k个控制周期内给定的d-q轴电流，A₁、A₂、A₃、A₄为U_d1^*(k)的调节参数，B₁、B₂、B₃、B₄为U_q1^*(k)的调节参数，根据电机自身不同的特性决定；

(4)将得到的预测出的d-q轴电压U_d1^*(k)和U_q1^*(k)，通过电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)得到a、b、c三个桥臂的功率管开通、关断的脉宽调制信号送入逆变器中，同时通入直流电U_dc1使逆变器的a、b、c三个桥臂输出相应的三相电流i_a、i_b、i_c来控制电机跟随给定信号带动负载正常运行；

(5)通过霍尔传感器采集电机中进行发电状态的一套三相对称绕组电流i_x、i_y、i_z，然后将其通过xyz/dq变换器得到d-q坐标系下实际电流值i_d2和i_q2，通过电压检测器采集变换器端上的直流电压U_dc2；

(6)将给定的电压U_dc2^*与反馈的实际电压U_dc2送入电压PI调节器进行处理，得到能使电压快速稳定控制的给定电流i_q2^*，将给定的d-q轴电流i_q2^*以及i_d2^*＝0送入PI调节器进行电流处理，同时将上一次反馈回来的电流i_d2和i_q2一同送入PI调节器得到给定的d-q轴电压U_d2^*和U_q2^*，然后经电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)得到x、y、z三个桥臂的功率管开通、关断的脉宽调制信号送入变换器中处理，从而使电机跟随给定信号给供电对象稳定正常发电。