[发明专利]基于新型滑模控制的IPMSM弱磁控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于新型滑模控制的IPMSM弱磁控制系统，其特征在于，包括：

转速检测模块，用于检测内置式永磁同步电机实际的机械角速度ω_m、电角度θ和电角速度ω_e；

Clark变换模块，用于对定子三相电流进行Clark变换，得到电流i_α及i_β；

Park变换模块，用于将电流i_α及i_β进行park变换得到旋转坐标系下电流的实际值i_d及i_q；

滑模速度控制器SMC，基于新型滑模趋近律设计滑模速度控制环，并以给定机械角速度ω^*_m和内置式永磁同步电机实际的机械角速度ω_m的差值作为输入，输出电机的电磁转矩T_e；

MTPA控制模块，以电磁转矩T_e为输入，输出电流给定值i′_d和i′_q；

弱磁调速单元，包括弱磁调速模块、电压前馈补偿模块及PI调节器，弱磁调速模块、电压前馈补偿模块及PI调节器之间构成闭环反馈；弱磁调速单元以电流给定值i′_d和i′_q、电机直流电压U_dc、电角速度ω_e、旋转坐标系下电流的实际值i_d及i_q作为输入，内部闭环更新q轴电压信号和d轴电压信号，并将q轴电压信号和d轴电压信号作为park逆变换模块的输入；

park逆变换模块，将q轴电压信号和d轴电压信号进行park逆变换，得到静止坐标系下的电压；

SVPWM模块，以静止坐标系下的电压作为输入，输出开关信号；

逆变器，以SVPWM模块输出的开关信号控制内置式永磁同步电机的转速。

2.根据权利要求1所述的基于新型滑模控制的IPMSM弱磁控制系统，其特征在于，设获取的内置式永磁同步电机的定子三相电流表示为i_a，i_b，i_c，对定子三相电流进行Clark变换，得到：

将电流i_α及i_β进行park变换得到旋转坐标系下电流的实际值i_d及i_q：

3.根据权利要求1所述的基于新型滑模控制的IPMSM弱磁控制系统，其特征在于，基于新型滑模趋近律设计滑模速度控制环，输出电机的电磁转矩T_e的过程为：

建立系统的两个状态变量x₁和x₂：

其中，为x₁的导数；为ω_m的导数；

电机电磁转矩方程、电机运动方程：

其中，L_d、L_q为d，q轴电感且L_d≠L_q；P_n为极对数；为永磁体磁链；i_d为电流d轴的分量；i_q为电流q轴的分量；J为电机轴端的转动惯量；B为粘滞摩擦系数；T_L为负载转矩；

结合电机电磁转矩方程、电机运动方程得到：

滑模速度控制器SMC的滑模面s设计为：

其中，x₁为系统的一个状态变量，c为滑模面的设计参数，且c0；

对s求导得到：

结合指数趋近律和幂次趋近律，得出新型滑模速度控制器SMC的滑模趋近律：

其中，ε，k，α，β0，γ1，上式中x₁为系统状态变量，且ε和k为趋近律参数，s为滑模面函数；sgn(s)为符号函数；γ为滑模面绝对值的幂次系数；λ为幂次项指数，α、β分别为调节λ变化速率的常数项系数；

以饱和函数代替符号函数，满足：

其中，σ表示很小的正常数；滑模速度控制器SMC的控制律，即电磁转矩T_e：