一种永磁同步电机速度控制方法和装置

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机速度控制方法和装置，所述方法速度环采用自抗扰控制技术，速度设定和速度检测值作为一阶自抗扰控制器的输入，其跟踪微分器合理地安排过渡过程，扩张状态观测器观测电机转速的实际值并对系统的总扰动进行估计，然后通过非线性状态误差反馈控制率得到速度环的输出；另外通过电流和速度的检测值设计负载转矩观测器，观测的负载转矩经过前馈控制器与自抗扰控制器的输出一起作为交轴电流的参考输入。本发明的方法继承了自抗扰控制技术在永磁同步电机速度控制中无超调、抗扰动能力强、鲁棒性好等特点，并针对负载扰动问题进行了补偿，改善了负载扰动情况下的转速波动问题。

主权项

一种永磁同步电机速度控制方法，包括：第一步，获得永磁同步电机的转子位置和转速，通过光电编码器检测永磁同步电机的转子位置，并计算转速；第二步，检测永磁同步电机定子的三相电流值；第三步，根据速度设定和速度反馈对速度环的自抗扰控制器进行计算；第四步，对负载转矩进行观测得到负载转矩的观测值；第五步，负载转矩经过前馈控制器得到前馈控制作用；第六步，交轴电流的参考值经过交轴电流控制器得到交轴电压；第七步，直轴电流的参考值经过直轴电流控制器得到直轴电压；第八步，利用转子位置，对交、直轴电压进行PARK逆变换得到和；第九步，和作为SVPWM模块的输入，产生6路SVPWM脉冲，控制三相逆变器产生三相交流电源，从而驱动永磁同步电机运转；所述自抗扰控制器如下：跟踪—微分器给速度设定合理的安排过渡信号，其具体表达式为其中为过渡信号与速度设定之间的差值，为非线性因子，为滤波因子，是过渡信号的微分信号，为常数，，是符号函数，在时，；当时，，为非线性因子，为滤波因子；扩张状态观测器对永磁同步电机的转速输出和系统的总扰动进行观测，得到转速输出的观测值和扰动的估计值，具体表达式为其中为转速观测值和实际值之间的差值，是转速观测值的导数信号，为自抗扰控制器的输出控制作用，由系统模型决定，和为常数；非线性状态误差反馈控制将已安排过渡过程的速度信号即过渡信号和转速输出的观测值之间的误差经过非线性处理得到初级的控制作用，再经过扰动补偿得到自抗扰控制器的控制作用，具体表达式为其中为常数；所述前馈控制器的具体表达式为，其中为永磁同步电机的极对数，为永磁体与定子绕组交链的磁链，为负载转矩的观测值。