一种永磁同步电机的直交轴电流矢量复合控制器

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机的直交轴电流矢量复合控制方法，其特征在于含有：一个位置传感器、一个测速反馈环节、一个反电势前馈补偿器、一个转速闭环控制器、一个交轴电流复合控制器、一个直轴电流复合控制器和一个矢量变换器。本发明在dq坐标下分别对i_d、i_q进行解耦复合控制，调速范围宽，避免了相电流闭环控制结构因控制器带宽有限引起的相移，在全调速域内均有良好性能。采用前馈与反馈相结合的复合控制结构，提高动态特性的同时，降低了反馈控制增益，提高了系统的增益裕度。前馈控制依据对象动力学特征设计，物理概念清晰、结构简单、工作稳定、实现容易；同时引入反馈控制，提高了控制精度，并克服因模型不精确及扰动所导致的误差。

主权项

一种永磁同步电机的直交轴电流矢量复合控制器，其特征在于含有：一个位置传感器、一个测速反馈环节、一个反电势前馈补偿器、一个转速闭环控制器、一个交轴电流复合控制器、一个直轴电流复合控制器和一个矢量变换器；其中：所述位置传感器(BQ)和测速反馈环节(FBS)与电机转子同轴相连；旋转的d轴与静止的A轴之间的夹角θ，由位置传感器测出，用于确定Park坐标变换和Park^‑1坐标变换的变换矩阵元素值；电机转子角速度ω由测速反馈环节测得，用于转速闭环控制；所述矢量变换器包含一个N‑2Clarke变换、一个Park变换、一个Park^‑1变换、一个2‑NClarke^‑1变换；其中N‑2 Clarke变换为定子坐标至正交静止坐标变换，输入为N相定子电流i₁、i₂、…、i_N，输出为αβ坐标下的两相交流电流i_α、i_β；Park变换为正交静止坐标至正交旋转坐标变换，输入为αβ坐标下两相交流电流i_α、i_β，以位置传感器所测θ角为变换矩阵参数，经变换后得到dq旋转坐标下的直轴电流i_d和交轴电流i_q；Park^‑1变换为Park变换的逆变换，用于将正交旋转坐标变换至正交静止坐标，输入为电机控制电压相量在dq旋转坐标下的直轴分量u_d和交轴分量u_q，以位置传感器所测θ角为变换矩阵参数，得到αβ坐标下两相交流电压u_α、u_β；2‑NClarke^‑1变换为正交静止坐标至定子坐标变换，输入为αβ坐标下两相交流电压u_α、u_β，输出为定子坐标下N相定子电压u₁、u₂、…、u_N；对于两相电机，其绕组空间正交，无需N‑2Clarke变换和2‑N Clarke^‑1变换，所测量i₁、i₂即为i_α、i_β，控制器输出u_α、u_β即为u₁、u₂；所述转速闭环控制器包含一个减法器和一个转速调节器(ASR)，其输入为电机转子速度的参考指令值ω^*，该指令值由外部给定输入，一般通过通讯数据总线、网络、模拟通道或是各类调制数字信道等获得；所述减法器用于实现转子速度外部参考输入ω^*与转子角速度ω的相减运算，得到转速误差；上述误差经所述转速调节器(ASR)，得到与系统所需力矩成正比的交轴电流参考给定量：其中G_ASR(s)为转速调节器的传递函数。