[发明专利]异步电机自抗扰控制器的设计方法

摘要

本发明公开了一种异步电机自抗扰控制器的设计方法，包括步骤：一、构建异步电机在按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系下的动态数学模型；二、确定出由转速环一阶自抗扰控制器、磁链环一阶自抗扰控制器、d轴电流环一阶自抗扰控制器和q轴电流环一阶自抗扰控制器四个一阶自抗扰控制器构成的异步电机矢量控制系统的结构；三、分别设计步骤二中所述异步电机矢量控制系统的转速环一阶自抗扰控制器、磁链环一阶自抗扰控制器、d轴电流环一阶自抗扰控制器和q轴电流环一阶自抗扰控制器。本发明方法步骤简单，增强了系统的抗负载扰动和抗电机参数变化的能力，提高了系统的控制精度及鲁棒性，实用性强。

主权项

1.一种异步电机自抗扰控制器的设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、构建异步电机(11)在按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系下的动态数学模型，所述动态数学模型包括转速环动态数学模型、q轴电流环动态数学模型、磁链环动态数学模型和d轴电流环动态数学模型；步骤二、根据步骤一中构建的动态数学模型，并结合自抗扰控制原理，确定出由转速环一阶自抗扰控制器(1)、磁链环一阶自抗扰控制器(2)、d轴电流环一阶自抗扰控制器(3)和q轴电流环一阶自抗扰控制器(4)四个一阶自抗扰控制器构成的异步电机矢量控制系统的结构；所述异步电机矢量控制系统包括转速环一阶自抗扰控制器(1)、磁链环一阶自抗扰控制器(2)、d轴电流环一阶自抗扰控制器(3)和q轴电流环一阶自抗扰控制器(4)，以及PARK变换模块(5)、PARK反变换模块(6)、CLARK变换模块(7)、SVPWM模块(8)、逆变器(9)和转子磁链观测器(10)；所述q轴电流环一阶自抗扰控制器(4)与转速环一阶自抗扰控制器(1)的输出端连接，所述d轴电流环一阶自抗扰控制器(3)与磁链环一阶自抗扰控制器(2)的输出端连接，所述q轴电流环一阶自抗扰控制器(4)的输出端和d轴电流环一阶自抗扰控制器(3)的输出端均与PARK反变换模块(6)的输入端连接，所述PARK反变换模块(6)的输出端与SVPWM模块(8)的输入端连接，所述SVPWM模块(8)的输出端与逆变器(9)连接，异步电机(11)与逆变器(9)的A相电流输出端、B相电流输出端和C相电流输出端均连接，所述逆变器(9)的A相电流输出端和B相电流输出端均与CLARK变换模块(7)的输入端连接，所述CLARK变换模块(7)的输出端与PARK变换模块(5)的输入端连接，所述PARK变换模块(5)的异步电机定子侧q轴电流分量输出端与q轴电流环一阶自抗扰控制器(4)连接，所述PARK变换模块(5)的异步电机定子侧d轴电流分量输出端与d轴电流环一阶自抗扰控制器(3)连接，所述PARK变换模块(5)的异步电机定子侧q轴电流分量输出端和异步电机定子侧d轴电流分量输出端均与转子磁链观测器(10)的输入端连接，所述转子磁链观测器(10)的异步电机转子侧d轴磁链信号输出端与磁链环一阶自抗扰控制器(2)连接，所述转子磁链观测器(10)的旋转定向角输出端与PARK变换模块(5)和PARK反变换模块(6)均连接；步骤三、根据一阶自抗扰控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律三部分组成的原理，分别设计步骤二中所述异步电机矢量控制系统的转速环一阶自抗扰控制器(1)、磁链环一阶自抗扰控制器(2)、d轴电流环一阶自抗扰控制器(3)和q轴电流环一阶自抗扰控制器(4)；步骤一中所述转速环动态数学模型为步骤一中所述q轴电流环动态数学模型为步骤一中所述磁链环动态数学模型为步骤一中所述d轴电流环动态数学模型为其中，T_r为异步电机转子时间常数且T_r＝L_r/R_r，σ为异步电机漏磁系数且u_sd为异步电机定子侧d轴电压分量，u_sq为异步电机定子侧q轴电压分量，i_sd为异步电机定子侧d轴电流分量，i_sq为异步电机定子侧q轴电流分量；R_s为异步电机定子侧电阻，R_r为异步电机转子侧电阻，L_s为异步电机定子侧电感，L_r为异步电机转子侧电感；L_m为异步电机定转子间互感；ψ_rd为异步电机转子侧d轴磁链；ω₁为异步电机同步角转速；ω_r为异步电机转子转速；n_p为异步电机极对数；J为异步电机转动惯量；T_L为负载转矩。