[发明专利]一种用于永磁同步电机滑模观测装置的优化算法

摘要

本发明针对现在永磁同步电机需要在机械轴上安装机械传感器所带来的成本高，稳定性差等问题，采用滑模控制器的来获取电机的反电势波形再通过对反电势做运算来估计转子的位置和速度。控制函数部分运用连续函数、滤波部分运用分数阶锁相环、转速部分利用转速转换器，使得系统的抖振更小、稳定时间更快、转角的延迟更小，转速的过渡更平滑，有利于提高系统的稳定性。

主权项

1.一种用于永磁同步电机滑模观测装置的优化算法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用饱和函数来降低高频时带来振动和抖动，饱和函数的表达式为：x代表其表示永磁电机电流的估计值和实际值之差；2)取消低通滤波器，采用分数阶锁相环解决低通滤波器带来的延时和反电势幅值偏小的问题；具体原理如下：在α轴和β轴的估计反电势和经过与估计转角余弦和正弦的相乘后通过PI调节得到电机的估计转速，对电机的估计转速做积分估算出电机的位置θ；可调节系数r的取值范围为(0,1]，r的值越小，相位延迟更小；3)让转速先通过转速转化器，让转速平稳过渡，将此时的输出转速作为PI调节器的输入转速，以解决转速突变会带来PI调节器的调节时间加大，系统不易稳定问题；在Matlab中，转速指令往往用阶跃表示，使用了转速转化器后，转速非线性逐步加快；转化器公式如下：ε0＝n1‑n*其中n1代表转换后的转速，n*代表输入的标准转速，ε0代表误差n1＝∫‑Afcn(ε0,β0,δ)dt其中：当|ε|＞δ时，fcn(ε,β,δ)＝|ε|αsign(s)；当|ε|≤δ时，fcn(ε,β,δ)＝ε/δ1‑α，参数α是调整系数；δ是边界值；其中n*代表指定的转速，由转速转换器之后，n₁代表转换后的转速，代表滑模控制器后的估计转速，由转换转速和估计转速做差后经过PI调节器得到在q轴的电流值；所述滑模电流观测器的输入是u_α和u_β，输出的电流估计值和和电流实际值i_α和i_β，两者分别做差后送入基于连续函数的反电势观测器得到电机的估计反电势和估计反电势一部分作为反馈送回滑模电流观测器；一部分送入分数阶锁相环，根据图1的原理，可以得到电机的转速和转角。