[发明专利]基于扩展滑模观测器的永磁同步电机机械参数辨识方法

权利要求书

1.一种基于扩展滑模观测器的永磁同步电机机械参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立表贴式永磁同步电机的数学模型并经过坐标变换采用矢量控制：首先建立在A-B-C三相静止坐标系下的数学模型，得到每相电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程，再依次通过Clark变换和Park变换得到α-β两相静止坐标系和d-q轴两相旋转坐标系下的数学模型，实现励磁电流和转矩电流的完全解耦以便于控制；

2)设计扩展滑模观测器并确定观测器相关参数：根据PMSM的机械运动方程，将阻尼系数参数误差、转动惯量参数误差、负载转矩系统扰动作为扩展系统状态，建立扩展状态方程，用于设计扩展滑模观测器，并通过考虑李雅普诺夫函数确保观测器的稳定性；

3)利用所提出的扩展滑模观测器观察系统扰动信息并从中提取阻尼系数、转动惯量、负载转矩：首先使永磁同步电机在两种不同的稳态速度下运行，并利用实测速度信息和估算扰动来估算阻尼系数，然后使永磁同步电机分别在两个不同的恒加速或恒减速下运行来估算转动惯量，最后，通过阻尼系数和转动惯量直接用于估计负载转矩。

2.根据权利要求1所述的基于扩展滑模观测器的永磁同步电机机械参数辨识方法，其特征在于，所述步骤1)具体过程为：

首先建立在A-B-C三相静止坐标系下的数学模型，A-B-C三相静止坐标系电压方程如下：

其中，R_s为定子电阻，U_A、U_B、U_C为定子三相电压，i_A、i_B、i_C为定子三相电流，Ψ_sA、Ψ_sB、Ψ_sC为定子三相的全磁链，其向量形式为：式中Ψ_s为定子磁链，U_S为定子电压；i_s为定子电流；

磁链方程为：

式中，Ψ_fA、Ψ_fB、Ψ_fC为永磁体磁场与定子三相交链的磁链，i_sA、i_sB、i_sC分别表示A、B、C三相定子电流，L_s为定子同步电感，L_A＝L_B＝L_C＝L_sσ+L_ml，其中，L_A、L_B、L_C为各相自感，L_ml为各相励磁电感；L_Sσ为各相漏电感；

转矩方程：

电磁转矩认为是定子、转子和电枢之间相互作用的结果，其表达式为：

其中，p为极对数，T_e为电磁转矩,Ψ_f为永磁体磁场与定子交链的磁链,Ψ_s为定子磁链；

机械运动方程：

ω_m为转子机械角速度，T_L为负载转矩，J为转动惯量，B为电机的阻尼系数；

再依次通过Clark变换和Park变换最终得到d-q轴两相旋转坐标系下的数学模型，实现励磁电流和转矩电流的完全解耦以此进行矢量控制：

磁链方程：

式中，Ψ_d、Ψ_q为定子磁链的交直轴分量，L_d、L_q为定子电感在d、q轴上的分量，i_d、i_q为d、q轴定子电流；

电压方程：

式中，U_d、U_q分别为定子电压的交直轴分量，ω_e表示转子角速度；

转矩方程：

式中，L_d、L_q为直轴、交轴电感值；由此可以看到，在d-q轴下实现了转矩的解耦，转矩方程如式: