[发明专利]一种磁齿轮电机控制方法及控制电路

说明书

本发明公开了一种磁齿轮电机控制方法及控制电路，包括：基于磁齿轮电机的q轴和d轴电流及高速转子实测转速，采用线性观测器，观测得到低速转子和高速转子观测转速；基于低速转子观测转速以及高速转子实测转速或观测转速，通过磁齿轮电机速度控制环，得到用于产生转矩的控制电流和用于抑制动态震荡的补偿电流；基于控制电流和补偿电流，产生控制指令。本发明引入线性观测器对磁齿轮电机低速转子转速进行计算，避免采用硬件设备采集电机低速转子转速带来的系统复杂、成本高的问题，另外磁齿轮电机速度控制环可结合高速转子转速和线性观测器观测到的低速转子转速，产生用于抑制动态震荡的补偿电流，用于电机控制时，有效提高应用场景下的控制性能。

技术领域

本发明属于磁齿轮电机控制领域，更具体地，涉及一种磁齿轮电机控制方法及控制电路。

背景技术

磁齿轮电机因其高转矩密度以及无机械接触转矩传递等优点，在一些特殊应用场合有着巨大的应用潜力。

然而，由于磁齿轮电机，输入转子与输出转子并不存在机械连接，仅仅依靠磁力耦合在一起，由于磁力耦合的程度和两个转子相对位置密切相关，因此在转矩传递过程中输入输出的转矩和转速存在振铃现象。具体来说，动态转矩图上输入转矩与输出转矩保持非线性关系，因而，在动态过程中出现震荡过程，而这种震荡程度随负载增加而越发恶化。若直接使用工业上传统变频器来驱动磁齿轮电机，则将明显看到输入输出动态响应的滞后过程，这种滞后过程将大大降低应用场合的控制性能。

由此可见，现有技术存在磁齿轮电机转矩控制过程的动态响应时间长、振荡难消除的技术问题。

发明内容

本发明提供一种磁齿轮电机控制方法及控制电路，用以解决现有磁齿轮电机控制方法中因仅基于高速转子转速生成控制信号而存在转矩响应振荡难以消除的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种磁齿轮电机控制方法，包括：

基于磁齿轮电机的q轴电流和d轴电流以及高速转子实测转速，采用线性观测器，观测得到低速转子观测转速和高速转子观测转速；

基于所述低速转子观测转速以及所述高速转子实测转速或所述高速转子观测转速，通过磁齿轮电机速度控制环，得到用于产生转矩的控制电流和用于抑制动态震荡的补偿电流；

基于所述控制电流和所述补偿电流，产生控制指令，以完成磁齿轮电机的控制。

本发明的有益效果是：本发明引入线性观测器对磁齿轮电机的低速转子转速进行计算，得到低速转子观测转速，避免了采用硬件设备采集电机低速转子转速带来的系统复杂、成本高的问题，进一步，磁齿轮电机速度控制环可结合高速转子转速和线性观测器观测到的低速转子转速，进行电流的计算，不仅得到产生转矩的控制电流，还产生用于抑制动态震荡的补偿电流，因此，在基于这两种电流进行电机运转控制时，可极大提高输入输出动态响应速度，有效提高应用场景下的控制性能。其中，基于线性观测器的观测原理，当其计算的高速转子观测转速与输入的高速转子实测转速的差收敛为0附近时，输出观测的转速信号，因此，高速转子观测转速与高速转子实测转速无限接近，因此，在下一步速度控制器进行电流计算时，可基于这两种转速计算。

上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述速度控制环在得到所述控制电流和所述补偿电流后，还将所述控制电流和所述补偿电流的加和与幅值阈值比较，若所述加和大于所述幅值阈值，则输出所述幅值阈值，否则，输出所述加和；

则所述基于所述控制电流和所述补偿电流，控制电机运行，具体为：根据所述速度控制环的输出，基于所述幅值阈值，控制电机运行，或者，基于所述加和，控制电机运行。

本发明的进一步有益效果是：控制速度控制环的输出电流值，使得输出电流不超过电机稳定域电流最大边界，保证控制的稳定性。

进一步，所述线性观测器的构建具体为：