[发明专利]改进趋近律的内置式永磁同步电机的滑模转速控制方法

说明书

本发明公开了一种改进趋近律的内置式永磁同步电机的滑模转速控制方法，是采用改进趋近律的滑模转速控制器作为速度环，以给定的转子角速度和实际的转子角速度的差值作为输入，输出电磁转矩；并经过最大转矩电流比控制得到d、q轴电流给定值；然后采集三相定子电流后经过clarke变换和park变换得到d、q轴电流实际值；电流环采用PI控制，将作为电流环输入，输出为电压信号，并经过park逆变换得到静止坐标系下的电压；再将电压输入电压空间矢量脉宽调制，得到逆变器的开关信号，从而经过逆变器后输出三相定子电压，并用于控制电机的转速和转矩，以实现调速。本发明能提高调速系统的鲁棒性、动态响应和抵抗外部负载的能力，并且进一步削弱滑模控制所带来的抖振问题。

技术领域

本发明涉及一种改进趋近律的内置式永磁同步电机的滑模转速控制方法，特别是内置式永磁同步电机速度环滑模变结构控制，属于电机控制领域。

背景技术

内置式永磁同步电机体积小，重量轻，效率高，运转稳定，调速范围广等优点，从而在很多领域如电动汽车、火车、航空航天等很多方面有着广泛的应用。然而内置式永磁同步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，高性能的内永磁同步电机需要速度环控制器能够实现快速的响应、精确的跟踪、超调小、抗干扰能力强，目前PI这种线性控制方法已被广泛应用到内置式永磁同步电机的速度环控制器当中，但是当系统内部参数发生变化或受到外部干扰时，传统的控制方法难以满足现在内置式永磁同步电机在相应场合的动态响应性能和抗干扰能力。

为了解决现有转速环PI控制技术中存在的问题，国内外人提出滑模控制、自适应控制、神经网络控制等方法。其中滑模控制对参数变化不敏感，抗干扰能力强，鲁棒性好等优点，被广泛应用到内置式永磁同步电机的速度环控制上。但是滑模控制存在固有的抖振现象，针对这一问题，一些研究人员运用积分滑模面，终端滑模面，分数阶滑模面等，削减了其抖振问题，还有一些研究人员运用常规的趋近律如指数趋近律、变速趋近律、幂次趋近律等在一定程度上削弱了抖振，但抖振依然较大，影响电机调速系统的鲁棒性。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足之处，提出一种改进趋近律的内置式永磁同步电机的滑模转速控制方法，来提高内置式永磁同步电机调速系统的鲁棒性、动态响应和抵抗外部负载的能力，并且进一步削弱滑模控制所带来的抖振问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一种改进趋近律的内置式永磁同步电机的滑模转速控制方法的特点是应用于由内置式永磁同步电机，逆变器和编码器构成的系统，并按如下步骤进行：

步骤一、通过编码器检测内置式永磁同步电机实际的转子角速度ω_m和转子角度信息θ；

步骤二、采集abc三相静止坐标系下的三相交流电流信号i_a,i_b,i_c，并经过clarke变换得到两相静止坐标系下的电流i_α,i_β，将所述电流i_α,i_β进一步通过park变换得到旋转坐标系下电流的实际值i_d,i_q；

步骤三、采用改进趋近律的滑模转速控制器作为速度环，并以给定的转子角速度ω_ref和所述实际的转子角速度ω_m的差值作为输入，经过所述速度环输出电机的电磁转矩T_e；

步骤四、以所述电机的电磁转矩T_e作为最大转矩电流比控制的输入，经过最大转矩电流比控制策略输出电流的给定值

步骤五、将作为q轴电流环PI控制器的输入量，将作为d轴电流环PI控制器的输入量，从而输出电压信号u_d,u_q；