[发明专利]一种永磁同步电机复合电流的约束控制系统及其构建方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机复合电流的约束控制系统，其特征在于，包括：

第一坐标变换单元，将永磁同步电机的三相输出电流转换成d轴电流i_d和q轴电流i_q；

编码器，接收永磁同步电机转子的角位移量，用于对永磁同步电机转子磁极轴线的空间相位和转子实际角速度ω进行检测和计算；

PI控制器，输入d轴电流i_d和参考电流输出d轴电压u_d；

降阶比例积分观测器，接收永磁同步电机的实际角速度ω和q轴电流i_q，输出对时变干扰的估计值；

电流约束控制器，接收第一坐标变换单元输出的q轴电流i_q，同时接收永磁同步电机的给定角速度ω_r和实际角速度ω，输出q轴电压u_q；

第二坐标变换单元，将d轴电压u_d和q轴电压u_q转换成两相静止坐标系下的电压u_α和u_β；

SVPWM模块，接收两相静止坐标系下的电压u_α和u_β，输出脉宽调制信号；

三相逆变器，接收脉宽调制信号，输出三相正弦电压，驱动电机运行。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机复合电流的约束控制系统，其特征在于：所述降阶比例积分观测器输出的时变干扰的估计值为：

其中，是时变干扰估计值，z₂、z₃、z₄是一组状态量，λ₁、λ₂和λ₃是降阶比例积分观测器的极数。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机复合电流的约束控制系统，其特征在于：电流约束控制器输出的q轴电压u_q为：

其中，ω_r为电机的角速度，ω为电机的实际角速度，n_p为极对数，L为定子电感，ψ_f代表永磁体磁链，J为转动惯量，l是可调参数，k₁是比例系数，k₂是微分系数，c为一个正常数。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机复合电流的约束控制系统，其特征在于：降阶比例积分观测器和电流约束控制器结合生成复合控制器：

。

5.一种基于权利要求1的永磁同步电机复合电流的约束控制系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、控制d轴的参考电流为零，建立永磁同步电机在d-q轴坐标系上的控制模型，并消除d-q轴电压的耦合；

步骤2、根据永磁同步电机控制模型，生成基于反步法的电流约束控制器；

步骤3、设计能够估计时变扰动并对系统进行前馈补偿的降阶比例积分观测器；

步骤4、针对永磁同步电机约束控制系统的单回路结构，生成结合电流约束控制器和降阶比例积分观测器的复合控制器。