[发明专利]一种基于电枢模型独立前馈补偿的电机矢量复合控制器

权利要求书

1.一种基于电枢模型独立前馈补偿的电机矢量复合控制器，其特征在于含有：一个位置传感器、一个测速反馈环节、一个反电势前馈补偿器、一个电枢前馈补偿器、一个转速闭环控制器、一个交轴电流闭环控制器、一个直轴电流闭环控制器和一个矢量变换器；其中，所述位置传感器和测速反馈环节与电机转子同轴相连；旋转的d轴与静止的A轴之间的夹角θ由位置传感器测出，用于确定Park坐标变换和Park^-1坐标变换的变换矩阵元素值；电机转子角速度ω由测速反馈环节测得，用于转速闭环控制；所述电枢前馈补偿器含有一个相电流波形发生器和一个电枢超前-滞后网络，其输入为交轴电流参考给定i_q^*；所述相电流波形发生器为N×1的标幺化函数矩阵函数矩阵F₂(θ)内的每个函数均为包含电机转子位置角θ和各相与第一相之间相位差的周期函数，表达式为对两相电机，式中对三相及三相以上电机X代表电机相序，可取1、2、…、N；所述交轴电流参考给定i_q^*经相电流波形发生器，得到N相中第X相的电流参考值：所述电枢超前-滞后网络由电机的电枢动力学模型得到，其频域下传递函数表达式为：其中L为电枢电感矩阵，表达式为：式中L_XX为第X相的自感，L_XY为第X相与第Y相间的互感；R为电枢电阻矩阵，表达式为：式中R_X为第X相的电枢电阻；T为滞后环节时间常数矩阵，用于独立配置各相电枢前馈补偿的极点，表达式为：式中T_X为第X相的滞后环节时间常数，其取值范围为：N个相电流参考值i_rX经过所述电枢超前-滞后网络得到N个电枢前馈电压u_FFdX；上述表达式中，X和Y代表电机的序号，取1、2、…、N。

2.根据权利要求1中所述基于电枢模型独立前馈补偿的电机矢量复合控制器，其特征在于，所述矢量变换器包含一个N-2Clarke变换、一个Park变换、一个Park^-1变换、一个2-NClarke^-1变换；其中N-2Clarke变换为定子坐标至正交静止坐标变换，输入为N相定子电流i₁、i₂、…、i_N，输出为αβ坐标下的两相交流电流i_α、i_β；Park变换为正交静止坐标至正交旋转坐标变换，输入为αβ坐标下两相交流电流i_α、i_β，以位置传感器所测θ角为变换矩阵参数，经变换后得到dq旋转坐标下的直轴电流i_d和交轴电流i_q；Park^-1变换为Park变换的逆变换，用于将正交旋转坐标变换至正交静止坐标，输入为电机控制电压相量在dq坐标系下的直轴电流闭环控制量u_FBKd和交轴电流闭环控制量u_FBKq，以位置传感器所测θ角为变换矩阵参数，得到αβ坐标下两相交流电压u_α、u_β；2-N Clarke^-1变换为正交静止坐标至定子坐标变换，输入为αβ坐标下两相交流电压u_α、u_β，输出为定子坐标下N相闭环反馈控制量u_FBk1、u_FBk2、…、u_FBkN；对于两相电机，其绕组空间正交，无需N-2Clarke变换和2-N Clarke^-1变换，所测量定子电流i₁、i₂即为i_α、i_β，控制器输出交流电压u_α、u_β即为u_FBk1、u_FBk2。