[发明专利]基于切换结构的同步电机鲁棒控制装置、方法及控制器

权利要求书

1.一种基于切换结构的同步电机鲁棒控制装置，其特征在于，其中，所述同步电机为永磁同步电机，所述装置与所述永磁同步电机相连接，所述装置包括：

线性非线性切换自抗扰控制模块，用于生成交轴电压参考值；

电流调节器，用于将直轴电流和直轴电流参考值的差值调节生成直轴电压参考值；

第一Park逆变换器，连接所述线性非线性切换自抗扰控制模块与所述电流调节器，用于将所述直轴电压参考值和所述交轴电压参考值变换生成静止坐标系中的两相电压参考值；

SVPWM模块，连接所述第一Park逆变换器，用于将所述两相电压参考值调制生成三相开关信号；

电压型逆变器，连接所述SVPWM模块，用于将所述三相开关信号生成三相电流控制信号；

光电编码器，输入端连接所述永磁同步电机，输出端连接所述线性非线性切换自抗扰控制模块，用于采集所述永磁同步电机的转子角度，并将所述转子角度转换为转速输入到所述线性非线性切换自抗扰控制模块；

所述线性非线性切换自抗扰控制模块包括：

跟踪微分器，用于得到转速跟踪值和转速微分值；

线性扩张状态观测器，用于输出线性转速观测值、线性转速微分观测值、线性扰动观测值和线性观测误差，构成线性自抗扰控制闭环；

非线性扩张状态观测器，用于输出非线性转速观测值、非线性转速微分观测值、非线性扰动观测值以及非线性观测误差，构成非线性自抗扰控制闭环；

线性状态反馈控制器，连接所述跟踪微分器与所述线性扩张状态观测器，用于输出线性交轴电压参考值；

非线性状态反馈控制器，连接所述跟踪微分器与所述非线性扩张状态观测器，用于输出非线性交轴电压参考值；

输出加权函数单元，输入端连接所述线性扩张状态观测器、所述非线性扩张状态观测器、所述线性状态反馈控制器以及所述非线性状态反馈控制器，输出端连接所述线性扩张状态观测器与所述非线性扩张状态观测器，用于输出所述交轴电压参考值作为所述线性非线性切换自抗扰控制模块的输出。

2.根据权利要求1所述的基于切换结构的同步电机鲁棒控制装置，其特征在于，还包括Clark变换器，连接所述电压型逆变器，用于将所述电压型逆变器生成的所述三相电流控制信号变换生成所述静止坐标系中的两相电流。

3.根据权利要求2所述的基于切换结构的同步电机鲁棒控制装置，其特征在于，还包括第二Park变换器，输入端连接所述Clark变换器，输出端连接所述电流调节器，用于将所述Clark变换器生成的所述两相电流变换生成所述直轴电流，并比较所述直轴电流与直轴电流参考值，将比较值作为所述电流调节器的输入。

4.一种基于切换结构的同步电机鲁棒控制方法，应用于权利要求1-3任一项所述的基于切换结构的同步电机鲁棒控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

生成交轴电压参考值；

将直轴电流和直轴电流参考值的差值调节生成直轴电压参考值；

将所述直轴电压参考值和所述交轴电压参考值变换生成静止坐标系中的两相电压参考值；

将所述两相电压参考值调制生成三相开关信号；

将所述三相开关信号生成三相电流控制信号；

采集所述永磁同步电机的转子角度。

5.根据权利要求4所述的基于切换结构的同步电机鲁棒控制方法，其特征在于，所述生成交轴电压参考值具体包括：

得到转速跟踪值和转速微分值；

输出线性转速观测值、线性转速微分观测值、线性扰动观测值和线性观测误差，构成线性自抗扰控制闭环；

输出非线性转速观测值、非线性转速微分观测值、非线性扰动观测值以及非线性观测误差，构成非线性自抗扰控制闭环；

输出线性交轴电压参考值；

输出非线性交轴电压参考值；

输出所述交轴电压参考值。

6.根据权利要求5所述的基于切换结构的同步电机鲁棒控制方法，其特征在于，还包括得到转速给定值、速度因子以及控制器步长，以及控制增益、线性微分增益、线性输出电压与线性交轴电压参考值，以及反馈比例幂次、反馈微分幂次、反馈比例线性区间与反馈微分线性区间。