[发明专利]一种提高无速度传感器永磁同步电机控制系统鲁棒性的方法

说明书

本发明公开了一种提高无速度传感器永磁同步电机控制系统鲁棒性的方法，该方法建立PMSM在αβ和dq坐标系下的数学模型及转矩方程；将PMSM负载转矩作为状态方程扰动信号，设计不确定干扰估计控制器UDE，为了保证含有UDE的PMSM无速度传感器转速控制系统在负载转矩未知的情况下，进行有效的转速跟踪的准确，本发明提出一种新的转速控制率，将所提控制器用于无速度传感器PMSM转速控制系统中来增强系统鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种提高无速度传感器永磁同步电机控制系统鲁棒性的方法，该方法将利用不确定干扰估计控制器来提高无速度传感器永磁同步电机控制系统鲁棒性。为了保证无速度传感器永磁同步电机控制系统在负载转矩未知的情况下，进行有效的转速跟踪的准确，提出一种新的转速控制率，保证控制器可以有较好的转速跟踪性能。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因为带载能力强，广泛应用于电厂高效节能风机、压缩机领域。传统PMSM是在转轴处安装速度传感器，实时检测电机转速来实现电机转速矢量控制。为了节约体积、节省成本，目前大多采用算法实现电机转速矢量控制。

无速度传感器电机转速矢量控制系统，当面对大的负载突变或外界干扰时，因为需要实时计算转速，势必会引起电机转速误差，当转速误差较大时，会引起控制系统失效。如何通过控制算法，提高无速度传感器PMSM控制系统鲁棒性，成为最近电机控制领域研究热点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种提高无速度传感器永磁同步电机控制系统鲁棒性的方法，该方法建立PMSM在αβ和dq坐标系下的数学模型及转矩方程；将PMSM负载转矩作为状态方程扰动信号，设计不确定干扰估计控制器(UncertainDisturbance Estimate,UDE)，为了保证含有UDE的PMSM无速度传感器转速控制系统在负载转矩未知的情况下，进行有效的转速跟踪的准确，本发明提出一种新的转速控制率，将所提控制器用于无速度传感器PMSM转速控制系统中来增强系统鲁棒性。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种提高无速度传感器永磁同步电机控制系统鲁棒性的方法，包括以下步骤：

1)建立三相坐标系下永磁同步电机PMSM的电压方程；

2)将步骤1)三相坐标系下PMSM电压方程化简为αβ两相静止坐标系下数学模型；

3)将步骤2)αβ两相静止坐标系下PMSM电压数学模型在dq参考系进行表示；

4)建立PMSM电磁转矩T_e和负载转矩T_L表达式；

5)根据步骤3)PMSM电压dq坐标系下数学方程和步骤4)PMSM电磁转矩T_e和负载转矩T_L表达式得到dq坐标系下PMSM的状态方程；

6)将PMSM负载转矩作为状态方程扰动信号，引入步骤5)dq坐标系下PMSM的状态方程，并设定状态变量，得到PMSM标准状态方程；

7)根据连续信号通过适当带宽的低通滤波器时，近似并估计连续信号，建立扰动信号与其估计值关系式；

8)根据步骤6)PMSM标准状态方程和步骤7)扰动信号与其估计值关系式，得出扰动信号估计值表达式；

9)为了保证在负载转矩未知的情况下，进行有效的转速跟踪，根据步骤8)扰动信号估计值表达式，提出转速控制率表达式；

10)将步骤9)转速控制率表达式带入步骤6)PMSM标准状态方程中，得到PMSM状态扩展方程；