[发明专利]一种永磁电机伺服系统的电流控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁电机伺服系统的电流控制方法，属于发电、变电或配电的技术领域。该方法通过传感器采样得到k时刻的三相电流并进行Park和Clark变换得到旋转坐标系下的dq轴电流，再通过dq轴电流预测下一时刻dq轴的电流值，将k时刻预测的电流值与k时刻采样得到的电流值进行加权再平均修正得到k时刻修正电流值，通过k时刻的修正电流值进一步预测下一时刻的dq轴电压值，再通过反park变换得到αβ轴的电压值，结合三相逆变器的直流侧电压，通过空间矢量脉宽调制控制开关管导通顺序，进而实现电机的控制，能抑制稳态过程中采样误差对电流控制产生的影响。

技术领域

本发明公开了一种永磁电机伺服系统的电流控制方法，涉及伺服系统电机驱动控制领域，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor)由于其效率高、体积小、功率密度高等优势在伺服领域有广泛的应用。20世纪70年代初，德国西门子工程师F.Blasschke发明了磁场定向控制(FOC，Field-Oriented Control)，即矢量控制算法后，使得永磁同步电机的控制性能大幅提升，研究人员在此基础上，将FOC与现代控制算法结合，使得交流伺服系统的动态响应、速度跟踪和稳定性都大幅提升。但是随着工业的发展，业界对伺服系统的性能要求越来越高，不断对其控制技术提出新的要求，伺服系统呈现更快、更小、更智能的发展趋势，尤其是数控机床、机器人、航空航天、智能制造等高性能伺服领域对系统的稳定性要求越来越高。

传统伺服系统的电流环采用PI调节器，存在积分饱和、约束不好处理、参数整定困难、采样延迟、采样误差等问题，在高性能伺服中采用PI调节器难以达到所需要的电流控制效果，很难兼顾电流响应的快速性和稳定性。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种永磁电机伺服系统的电流控制方法，该方法能够在电流稳态过程中抑制采样误差对电流的影响，解决了在伺服系统中采用PI调节器难以兼顾电流响应的快速性和稳定性这一技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下包括步骤A至步骤H的技术方案实现永磁电机伺服系统的电流控制。

A、搭建电机方程：永磁伺服系统的控制对象为永磁同步电机，需要先得到它的电机数学模型和状态方程；建模选用的永磁同步电机为表贴式永磁同步电机，u_d、u_q为dq轴电压分量，i_d、i_q为dq轴电流分量，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，选用表贴式永磁同步电机，则L_d＝L_q＝L_s，R_s为定子电阻，ω_e为角速度，ψ_f为永磁体磁链，

永磁同步电机的数学模型为：

永磁同步电机状态方程：

B、采集转子位置θ和角速度ω_e：通过永磁同步电机上的编码器对永磁同步电机的转子位置和角速度信息进行采集。

C、采集电机三相电流i_a、i_b、i_c：通过采样电阻对电机的三相电流进行采集，并通过运算电路进行放大，最后通过Park和Clark变换得到dq域下的电流i_d、i_q，