[发明专利]一种基于磁链夹角控制的交流伺服电机

摘要

本发明涉及一种永磁同步伺服电机控制方法，通过利用定子和转子磁链之间的夹角关系，确定SVPWM单元的输入，进而实现对永磁同步伺服电机的控制。通过检测逆变器输出的三相电流，考虑dq坐标系下的坐标变换和控制规律计算得到永磁同步伺服电机的电磁转矩。通过电压电流模型可以估算出定子磁链的幅值。由于改变定子、转子磁链的夹角可以实现转矩控制，即通过控制夹角误差来补偿转矩误差。速度控制则采用非线性控制方法，速度误差则经过速度调节器之后输出电磁转矩的参考值，通过与计算的转矩值比较后得到夹角的控制量。再通过电压方程得到电压控制指令，利用SVPWM计算出选择的电压矢量的作用时间，进而通过输出逆变器的开关控制信号，实现对永磁同步伺服电机的转矩控制。

主权项

一种永磁同步伺服电机控制方法，其特征在于，通过非线性控制方法获得速度控制输出值，利用定子和转子磁链之间的夹角关系，确定SVPWM单元的输入，进而通过控制定子和转子磁链夹角来实现对永磁同步伺服电机的控制；通过检测逆变器输出的三相电流，考虑dq坐标系下的坐标变换和控制规律计算得到永磁同步伺服电机的电磁转矩；通过电压电流模型估算出定子磁链的幅值；由于改变定子、转子磁链的夹角δ可以实现转矩控制，即，通过控制Δδ补偿转矩误差ΔTe；速度控制则采用非线性控制方法，速度误差则经过速度调节器之后输出电磁转矩的参考值，通过与计算的转矩值比较后得到夹角的控制量；再通过电压方程得到电压控制指令，利用SVPWM计算出选择的电压矢量的作用时间，进而通过输出逆变器的开关控制信号，实现对永磁同步伺服电机的转矩控制；其中，速度通过非线性控制的方法获得速度的输出，假设存在一个控制量V1，则其输出差为：dωrdt=-BJsωr+V1]]>Js为转动惯量，B为黏滞系数，ωr为dq坐标系旋转角频率；TL为负载转矩，iq为q轴上的电流分量；ψpm为永磁体产生的磁链；pn为磁极对数；采用一阶系统配置参数，即其中，K1为待定的控制参数，为转子角速度给定值；则：iq=JsV1+TL1.5Pnψpm;]]>通过调节控制量V1，输出iq的给定值，最终获得转矩给定值；采用SVPWM控制，SVPWM单元的输入计算为:ud=dψddt-ωrψq+Rsiduq=dψqdt-ωrψd+Rsiq]]>dψddt=1Ts[-ψd(δ)+ψd(δ+Δδ)]]]>ψd(δ+Δδ)=|ψs*|(|ψd(δ)||ψs(δ)|cos(Δδ)-|ψq(δ)||ψs(δ)|sin(Δδ))]]>t时刻定子磁链为ψs(δ)，经过一段时间，到t+Δt时刻定子磁链变为ψs(δ+Δδ)，若定子磁链的参考值为d轴下磁链为ψd(δ+Δδ)，Ts为开关周期；δ为定子、转子磁链的夹角，Δδ为夹角变化量，Rs为定子电阻，ud、id为d轴上的电压分量、电流分量；uq、iq为q轴上的电压分量、电流分量；ψd、ψq为永磁体在dq轴上的磁链；L为dq坐标系上的等效电枢电感；ψs为定子磁链。