[发明专利]一种永磁同步电机级联式无差拍控制方法及其系统

权利要求书

1.一种永磁同步电机级联式无差拍控制的方法，所述方法基于永磁同步电机级联式无差拍控制系统，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一：将机械角度信号和转矩信号送入转速观测器，经过转速观测器计算后得到转速测量值；

步骤二：通过转速参考值与步骤一所得的转速测量计算得到转矩参考值；

步骤三：结合电机系统的运行工况以及特性，电流分配器根据步骤二所得的转矩参考值得到永磁同步电机同步旋转坐标系下的各电流分量参考值；

步骤四：采集永磁同步电机的定子电流信号，经过坐标变换得到等效的同步旋转坐标下的定子电流反馈信号，然后送入电流无差拍控制子系统；

步骤五：根据转速观测器的转速输出，步骤三所得的定子电流参考信号和步骤四所得的定子电流反馈信号计算得出永磁同步电机的电压参考信号；

步骤六：根据步骤五所得的电压参考信号，计算得到静止坐标下的电压参考信号；

所述永磁同步电机级联式无差拍控制系统包括转速观测器，转速无差拍控制子系统，第一延迟器，电流分配器，电流坐标变换模块，电流无差拍控制子系统，电压坐标变换模块，脉宽调制模块，所述转速观测器的第一输入端与位置传感器的角度输出相连接，转速观测器的第二输入端与第一延迟器的输出端相连接，转速观测器的转速输出端与转速无差拍控制子系统的第一输入端相连接，所述转速无差拍控制子系统的第二输入端为转速参考值，转速无差拍控制子系统的转矩输出不仅与第一延迟器的输入端相连接，也与电流分配器的输入端相连接，所述电流分配器的输出端与电流无差拍控制子系统的第一输入端相连接，所述电流无差拍控制子系统的第二输入端与电流坐标变换模块的输出端相连接，电流无差拍控制子系统的第三输入端与转速观测器的转速输出端相连接，电流无差拍控制子系统的输出端与电压坐标变换模块相连接，所述电压坐标变换模块的输出端与脉宽调制模块的输入端相连接，电压坐标变换模块的输出端将功率器件的开关信号与永磁同步电机逆变器系统相连接；

所述转速测量值经过转速观测器计算后得到，所述转速观测器的离散形式如下：

其中，T_s为转速观测器的采样周期，k为采样时刻，B为电机系统的摩擦系数,T_e为电机的电磁转矩，n_p为电机的极对数，电角度可以表示为θ_e＝n_pθ，和为电机系统摩擦系数和转动惯量的估计值；和分别为电机机械转速和电角度的估计值；和分别为电机负载转矩和电磁转矩的估计值；α₁,α₂,α₃为转速观测器的增益值。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机级联式无差拍控制的方法，其特征在于，所述的转速无差拍控制子系统包括转速无差拍预测控制器，转速预测器，负载转矩观测器，第二延迟器，第三延迟器；所述转速无差拍预测控制器的第三输入端为转速参考值，转速无差拍预测控制器的输出与电流分配器的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机级联式无差拍控制的方法，其特征在于，转速预测器的第一输入端为转速观测器的转速输出，转速预测器的第二输入端与第二延迟器的输出端相连接，转速预测器的第一输出端与转速无差拍预测控制器的第一输入端相连接，转速预测器的第二输出端与第三延迟的输入端相连接。

4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机级联式无差拍控制的方法，其特征在于，负载转矩观测器的第一输入端为转速观测器的转速输出，负载转矩观测器的第二输入端与第三延迟器的输出相连接，负载转矩观测器的输出不仅与第二延迟器的输入端相连接，也与转速无差拍预测控制器的第二输入端相连接。

5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机级联式无差拍控制的方法，其特征在于，所述电流无差拍控制子系统包括电流无差拍控制器，电流预测器，扰动观测器，第四延迟器，第五延迟器；所述电流预测器的第一输入端与电流坐标变换模块的输出端相连接，电流预测器的第二输入端与第四延迟器的输出端相连接，电流预测器的第一输出端与第五延迟器的的输入端相连接，电流预测器的第二输出端与电流无差拍控制器的第一输入端相连接。