[发明专利]基于负载转矩观测的永磁同步电机滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种基于负载转矩观测的永磁同步电机滑模控制方法，速度环采用滑模控制方式，负载转矩观测采用反馈增益依据负载转矩给定值的变化量和负载转矩观测值的变化量进行自动调整的算法，能在系统参数发生变化或者是负载发生扰动，导致负载转矩给定值发生变化或/和负载转矩观测值发生变化时，快速降低负载转矩的观测误差并将负载转矩观测值前馈补偿至电流调节器中，有效的削弱了系统的抖振，且动态响应速度快，鲁棒性高，提高了永磁同步电机的控制精度。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，更具体地，尤其是涉及一种基于负载转矩观测的永磁同步电机滑模控制方法。

背景技术

永磁同步电机具有效率高、扭矩大、转速性能好等优点，被广泛应用在制造、电动汽车、工业生产等领域中。永磁同步电机控制系统是参数时变的复杂系统，在发生负载扰动或内部参数摄动导致转矩偏差增大(包括控制器输出的给定转矩变化导致，或者是负载转矩发生变化导致)时，会影响永磁同步电机速度控制的稳态误差、动态性能和调速范围等性能参数。

发明内容

本发明的目的是将观测的负载转矩前馈补偿至电流调节器中时，为提高对负载转矩观测响应速度并减少转矩观测的波动性，提供一种基于负载转矩观测的永磁同步电机滑模控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、检测永磁同步电机的转子位置θ、转子角速度ω和三相电流i_a、i_b和i_c；

步骤二、依据三相电流i_a、i_b和i_c对永磁同步电机进行Clark变换得到在α-β轴坐标系下的电流i_α、电流i_β，依据电流i_α、电流i_β和转子位置θ进行Park变换，得到在d-q轴坐标系下的电流i_d、电流i_q；

步骤三、负载转矩观测器依据负载转矩给定值T_L^*、负载转矩观测值转子角速度ω和电流i_q对负载转矩进行观测，得到新的负载转矩观测值

步骤四、滑模速度控制器依据输入的转子给定角速度ω^*和转子角速度ω进行控制计算，得到负载转矩给定值T_L^*；

步骤五、依据负载转矩给定值T_L^*和新的负载转矩观测值计算得到q轴转矩电流给定值i_q^*；

步骤六、d轴电流控制器依据d轴转矩电流给定值i_d^*与d轴坐标系下的电流i_d之间的差值进行PI控制运算，得到d轴坐标系下的控制电压U_d；q轴电流控制器依据q轴转矩电流给定值i_q^*与q轴坐标系下的电流i_q之间的差值进行PI控制运算，得到q轴坐标系下的控制电压U_q；依据d-q轴坐标系下的控制电压U_d、U_q进行Park逆变换，得到α-β轴坐标系下的控制电压U_α、U_β；

步骤七、将α-β轴坐标系下的控制电压U_α、U_β作为SVPWM模块的输入，由SVPWM模块控制三相逆变器产生三相交流电源U_a、U_b、U_c，从而驱动永磁同步电机运转。

所述步骤三中，得到新的负载转矩观测值的具体方法是：

依据负载转矩观测器