[发明专利]一种九相无刷直流电机、调速系统及分数阶转速控制器

摘要

本发明公开了一种分数阶转速控制器，包括用于调整比例参数的比例控制模块、用于调整积分参数的积分控制模块、用于调整微分参数的微分控制模块、用于使实际得到的积分阶次逼近给定积分阶次，并按照积分阶次对输入的转速偏差进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于使实际得到的微分阶次逼近给定微分阶次，并按照微分阶次对转速偏差进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、用于对分数阶积分滤波器模块的输出信号进行微调的积分惯性模块、用于对分数阶微分滤波器模块的输出信号进行微调的微分惯性模块和加法器模块。本发明控制精度高，抗干扰能力强，超调量小。本发明还公开了一种水泵用九相无刷直流电机及其调速系统，包括上述分数阶转速控制器。

主权项

一种水泵用九相无刷直流电机的调速系统，其特征在于，所述调速系统包括九相电机主体模块、三个参考电流模块、三个电流滞环控制模块、三个逆变器模块以及三个分数阶转速控制器，其中，所述九相电机主体模块的各个输入端分别与三个所述逆变器模块的输出端对应相连；所述分数阶转速控制器包括用于调整比例参数的比例控制模块、用于调整积分参数的积分控制模块、用于调整微分参数的微分控制模块、用于使实际得到的积分阶次逼近给定积分阶次，并按照所述积分阶次对输入所述分数阶转速控制器的转速偏差进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于使实际得到的微分阶次逼近给定微分阶次，并按照所述微分阶次对所述转速偏差进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、用于对所述分数阶积分滤波器模块的输出信号进行微调的积分惯性模块、用于对所述分数阶微分滤波器模块的输出信号进行微调的微分惯性模块、加法器模块以及用于对所述分数阶转速控制器进行整体微调的全局比例放大控制模块；所述全局比例放大控制模块内的量化因子依据外界影响以及实际需求自适应调整；所述全局比例放大控制模块的输入端与所述分数阶转速控制器的转速偏差输入端相连，所述全局比例放大控制模块的输出端分别与所述比例控制模块的输入端、所述积分控制模块的输入端以及所述微分控制模块的输入端相连；所述积分控制模块的输出端与所述分数阶积分滤波器模块的输入端相连；所述分数阶积分滤波器模块的输出端与所述积分惯性模块的输入端相连；所述积分惯性模块与所述分数阶积分滤波器模块集成于同一个模块内，该模块为积分滤波模块；所述微分惯性模块与所述分数阶微分滤波器模块集成于同一个模块内，该模块为微分滤波模块；所述微分控制模块的输出端与所述分数阶微分滤波器模块的输入端相连，所述分数阶微分滤波器模块的输出端与所述微分惯性模块的输入端相连；所述加法器模块的第一输入端与所述比例控制模块的输出端相连，所述加法器模块的第二输入端与所述积分惯性模块的输出端相连，所述加法器模块的第三输入端与所述微分惯性模块的输出端相连，所述加法器模块的输出端为所述分数阶转速控制器的输出端；所述九相电机主体模块包括核心本体模块、转矩测量模块以及转速测量模块，其中所述核心本体模块包括：用于分别对应接收所述水泵用九相无刷直流电机的三套线圈绕组的三相线电压并将其转换为相电压的三个线‑相电压转换模块、用于确定对应的所述线圈绕组之间的互感和自感的九个互感‑自感模块以及用于根据所述线圈绕组的角频率和角位移生成感应电动势的电动势生成模块；其中：每个所述线‑相电压转换模块的三个输出端分别与三个所述互感‑自感模块的输入端对应相连，其中各个所述线‑相电压转换模块分别与不同的三个所述互感‑自感模块相连；每个所述互感‑自感模块的输出端作为对应的电机绕组的对应相上的线电流输出端；所述电动势生成模块包括转子旋转角速度输入端以及转子位置角输入端，所述电动势生成模块的输出端分别与三个所述线‑相电压转换模块的电动势输入端相连；比例控制模块内预设的量化因子为比例参数，比例参数设置为0.14；积分控制模块内预设的量化因子为积分参数，积分参数设置为0.00185；微分控制模块内预设的量化因子为微分参数，微分参数设置为0；给定积分阶次的范围为‑0.9～‑1；分数阶积分滤波器模块以及分数阶微分滤波器模块的滤波器阶次设置为7阶。