[发明专利]基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法

权利要求书

1.一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1-通过上一周期电流观测值和电流实际值作差得到电流观测误差，当所述电流观测误差为正值时由饱和函数计算增益，正滑模增益给定，当所述电流观测误差为负值时，由饱和函数计算增益，负滑模增益给定，由永磁同步电机的超螺旋滑模函数计算本周期观测电流和观测反电动势；

步骤S2-对观测反电动势进行低通滤波，利用外差法和锁相环初步计算转子角度；

步骤S3-对观测反电动势进行2s/2r坐标变换；

步骤S4-在同步旋转坐标系对观测反电动势进行低通滤波，对滤波后的观测反电动势进行2r/2s坐标反变换；

步骤S5-利用外差法和锁相环最终计算转子角度。

2.根据权利要求1所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S101-构建自然坐标系下的永磁同步电机电压方程；

步骤S102-利用3s/2s坐标变换，将自然坐标系下的永磁同步电机电压方程变换到两相静止坐标系下；

步骤S103-将永磁同步电机的两相静止电流作为状态变量带入超螺旋滑模观测器基本模型中，得到永磁同步电机的超螺旋滑模观测器模型；

步骤S104-将永磁同步电机的超螺旋滑模观测器模型与两相静止坐标系下的实际模型相减，当最终系统稳定在滑模面上时，得到反电动势。

3.根据权利要求2所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S101中的永磁同步电机电压方程，由忽略电机铁芯的饱和、不计电机中的涡流和磁滞损耗、定义电机中的电流为对称的三相正弦波电流后构建得到，该永磁同步电机电压方程的表达式为：

 。

4.根据权利要求3所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S102得到的表达式为：

 。

5.根据权利要求4所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S103中，所述超螺旋滑模观测器的基本模型的表达式如下：

 ，

其中，为状态变量估计值，为状态变量估计值和实际值的误差，为增益，为符号函数，为扰动项。

6.根据权利要求5所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述永磁同步电机的超螺旋滑模观测器模型的表达式为：

 。

7.根据权利要求6所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，在步骤S104中，所述的永磁同步电机的超螺旋滑模观测器模型与两相静止坐标系下的实际模型相减后的表达式为：

 ；

所述反电动势的表达式为：

 。

8.根据权利要求2所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：将超螺旋滑模观测器观测得到的反电动势直接输入低通滤波器进行滤波，将滤波后得到的反电动势信号输入进锁相环，得到初步观测角度信息，仅将该角度信息用作同步旋转滤波器坐标变换的角度信息。

9.根据权利要求2所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：同步旋转滤波器将超螺旋滑模观测器观测得到的两相静止坐标系下的反电动势进行坐标变换，将其变换到同步旋转坐标系。

10.根据权利要求2所述的基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机观测及滤波方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：将两相静止坐标系下的反电动势信号输入进锁相环，得到精确转子角度和转速信息。