一种永磁同步电机开环控制方法

摘要

本发明提供一种永磁同步电机开环控制方法。一是改进滑模系统，引入边界层控制；在系统未进入边界宽度范围内时，使用开关量输出，增加系统响应速度；系统进入边界宽度范围内后，以连续函数代替常规的开关函数，降低抖振。二是使用PLL锁相环代替传统的直接计算方式，降低抖振和信号中的杂波引起的位置信号波动。较传统方式，本发明具有输出的位置信号脉振减小、不会增加方案成本等优点。

主权项

一种永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立永磁同步电机数学模型：$\left[\begin{array}{c}{U}_{\alpha }\\ U_{\beta }\end{array}\right]=R_s·\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{L}_s& 0\\ 0& L_s\end{array}\right]·\left[\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{di}}_{\alpha }}{dt}\\ \frac{{\mathrm{di}}_{\beta }}{dt}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{e}_{\alpha }\\ e_{\beta }\end{array}\right]$   式1其中式2将式1改写成$\frac{{\mathrm{di}}_{\alpha }}{dt}=-\frac{Rs}{Ls}·i_{\alpha }-\frac{e_{\alpha }}{L_s}+\frac{U_{\alpha }}{L_s}$                                                         式3$\frac{{\mathrm{di}}_{\beta }}{dt}=-\frac{Rs}{L_s}·i_{\beta }-\frac{e_{\beta }}{L_s}+\frac{U_{\beta }}{Ls}$即$\frac{d}{dt}{i}_s={\mathrm{Ai}}_s+{\mathrm{Bu}}_s+K_e{e}_s$   式4其中i_s＝[i_α i_β]^T，定义为α和β轴电流；u_s＝[u_α u_β]^T,定义为α和β轴电压；e_s＝[e_α e_β]^T，定义为α和β轴反电势；$A=\left[\begin{array}{cc}-\frac{R_s}{L_s}& 0\\ 0& -\frac{R_s}{L_s}\end{array}\right];B=\left[\begin{array}{cc}\frac{1}{L_S}& 0\\ 0& \frac{1}{L_S}\end{array}\right];K_e=\left[\begin{array}{cc}-\frac{1}{L_s}& 0\\ 0& -\frac{1}{L_s}\end{array}\right];$2)建立滑模观测器方程：$\frac{d}{dt}\widehat{i_s}=A\widehat{i_s}+{\mathrm{Bu}}_s+K_e\widehat{e_s}-\frac{K}{L_s}\mathrm{sgn}(\widehat{i_s}-i_s)$   式5式5中“^”代表估算值；sgn是符号函数；K为滑模观测器增益；3)设置边界宽度值λ，未进入λ范围内时，使用开关量输出，$K=\left[\begin{array}{cc}k& 0\\ 0& k\end{array}\right],$k为常数；进入λ范围内后，以连续函数输出，k为常数；滑模观测器输出信号为：4)经过第一次低通滤波，模拟永磁同步电机L‑R模型，得到经过第二次低通滤波，滤除中的高频分量，得到e_filter；其中e_filter＝[e_{α‑‑filter} e_{β‑‑filter}]^T；5)e_filter中含有转子位置θ_r信息，定义变量为估算转子位置；对e_filter进行如下转换：式6令ε趋近于0，使估算转子位置趋近于转子实际位置θ_r；对估算转子位置做微分处理，得到估算转速