一种永磁同步电机控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机的控制方法，包括：确定永磁同步电机的初始参数；利用混杂切换理论对电机及其变换器进行统一建模；重新检测永磁同步电机的参数；利用模型参考自适应参数辨识的方法对电机进行在线参数辨识；根据求得的最优变换器开关状态组合，得到变换器功率开关管开通和关断的PWM调制信号，驱动逆变器输出相应电压和电流，完成电机的控制；本发明采用混杂切换理论完成电机控制，具有动态响应快、调节迅速的优点。同时，加上模型参考自适应的方法，完成电机参数辨识，保证了该发明自适应能力强、抗扰动强、控制精确，使永磁同步电机系统兼具更优的动静态性能及自适应能力。

主权项

一种永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定永磁同步电机的初始参数，包括：永磁同步电机定子电阻R_S，直轴电感L_d，交轴电感L_q，转子磁链ψ_f；(2)利用混杂切换理论对电机及其变换器进行统一建模，定义变换器不同的开关状态，建立永磁同步电机及其变换器统一混杂模型标准状态空间函数；并计算最优的变换器开关状态组合规则；所述永磁同步电机及其变换器统一混杂模型标准状态空间函数为：$\stackrel{·}{X}\left(t\right)=A_{\sigma \left(t\right)}X\left(t\right)+B_{\sigma \left(t\right)}U\left(t\right)+F$其中，$B_{\sigma \left(t\right)}=\left[\begin{array}{cc}\frac{1}{L_d}& 0\\ 0& \frac{1}{L_d}\end{array}\right]\sqrt{\frac{2}{3}}R\left({\theta }_r\right)\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{S}_a\\ S_b\\ S_c\end{array}\right];$永磁同步电机当前状态为X(K),通过切换规则选择S_i的状态，得到下一时刻的状态X(k+1)；ω_e为电机角速度，S_i为1表示变换器上桥壁开，下桥壁关，为0则相反，i＝a,b,c；R_S为永磁同步电机定子内阻，L_d为直轴电感，ψ_f为转子磁链，θ_r为电机当前位置对应的角度，计算最优的变换器开关状态组合规则的具体方法为：根据变换器不同的开关状态σ_j，j＝0,1,…7，计算不同的X(K+1)_j，其中，j＝0,1,…7；预先设定电机状态X_ref(K+1)，将X(K+1)_j与X_ref(K+1)进行对比，到混杂切换规则为：$\sigma (K+1)=\arg \underset{i=0,1,2...7}{min}\left\{J_i\right\};$其中，σ(K+1)为X(K)到X(k+1)时所对应的开关状态，J_i为X_i(K+1)与X_ref(K+1)之间的距离；(3)重新检测永磁同步电机的位置信号θ_r，电机角速度ω_e，三相电流i_a、i_b、i_c以及三相电压u_a、u_b、u_c，并通过dq变换得到相应的电流i_d、i_q，电压u_d、u_q；其中，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流，u_d为直轴电压，u_q为交轴电压；(4)利用模型参考自适应参数辨识的方法，依据直轴电压u_d、交轴电压u_q、直轴电流i_d、交轴电流i_q、电机角速度ω_e以及电机的位置信号θ_r对电机进行在线参数辨识，得到电机运行过程中的参数永磁同步电机定子电阻Rs、直轴电感L_d、交轴电感L_q、转子磁链ψ_f；(5)利用步骤(4)中的所述电机参数重复步骤(2)；根据求得的最优变换器开关状态组合，得到变换器功率开关管开通和关断的PWM调制信号，驱动逆变器输出相应电压和电流，完成电机的控制；(6)重复步骤(3)‑(5)。