[发明专利]一种无刷直流电机反步法控制方法及系统

权利要求书

1.一种无刷直流电机反步法控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将设定的无刷直流电机机械角速度给定值和转速检测模块输出的电机机械角速度ω_m的误差e_ω输入到速度反步控制器进行控制，得到电机参考q轴电流

(2)将q轴参考电流与实际q轴电流的误差作为电流反步控制器的输入，进行控制后得到定子电压在旋转坐标下的q轴分量

(3)假定电机参考d轴电流与实际d轴电流的误差作为电流反步控制器的另一个输入，进行控制后得到定子电压在旋转坐标下的q轴分量

(4)将电流反步控制器输出的定子电压在旋转坐标系下的分量输入至反Park变换模块；

(5)将输入至空间矢量调制模块，经过空间矢量调制算法后，得到逆变器所需的三相开关控制信号S_a、S_b、S_c。

2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机反步法控制方法，其特征在于，所述步骤(1)通过以下公式实现：

其中，p为无刷直流电机极对数，ψ_f为无刷直流电机永磁体磁链，B为无刷直流电机阻尼系数，ω_m为无刷直流电机机械角速度，T_L为负载转矩，k_ω为转速反步控制器常数。

3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机反步法控制方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下公式实现：

其中，L_d、L_q为定子电感在旋转坐标系下的分量，i_d、i_q为定子电流在旋转坐标系下的分量，R为定子电阻，k_q为q轴电流反步控制常数。

4.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机反步法控制方法，其特征在于，所述步骤(3)通过以下公式实现：

其中，k_d为d轴电流反步控制常数。

5.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机反步法控制方法，其特征在于，所述步骤(4)通过以下公式实现：

6.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机反步法控制方法，其特征在于，所述步骤(5)包括以下步骤：

(51)进行参考电压矢量的判断，定义A、B、C三个变量，

(52)计算非零矢量和零矢量的作用时间，确定各个扇区矢量切换点；

(53)根据基本电压矢量和各个扇区矢量切换点的对应关系，确定逆变器所需的开关控制信号S_a、S_b、S_c；

(54)逆变器得到三相开关控制信号S_a、S_b、S_c后对开关元件进行控制，从而控制无刷直流电机。

7.一种采用如权利要求1所述方法的无刷直流电机反步法控制系统，其特征在于，包括速度反步控制器(1)、电流反步控制器(2)、反Park变换模块(3)、空间矢量调制模块(4)、逆变器(5)、无刷直流电机(6)、位置检测模块(7)、三相电流检测模块(8)、转速检测模块(9)、Clark变换模块(10)和Park变换模块(11)；所述反步控制器(1)、电流反步控制器(2)、反Park变换模块(3)、空间矢量调制模块(4)、逆变器(5)、无刷直流电机(6)依次连接；所述无刷直流电机(6)和位置检测模块(7)、转速检测模块(9)相连接；所述位置检测模块(7)和反Park变换(3)、Park变换模块(11)相连接；所述三相电流检测模块(8)和逆变器(5)、Clark变换模块(10)相连接；所述转速检测模块(9)与速度反步控制器(1)、电流反步控制器(2)相连接；所述Clark变换模块(10)和Park变换模块(11)相连接；所述Park变换模块(11)和电流反步控制器(2)相连接。