永磁同步电机功率角恒定自适应控制方法

摘要

一种永磁同步电机功率角恒定自适应控制方法，涉及电机控制技术领域，本发明通过对功率角特性及稳定性的分析，提出了一种通用性强、适应范围广的功率角恒定闭环控制策略，当负载振动时，功率角稳定在期望值，有效解决了永磁同步电机无传感器运行时的失步和效率问题。本发明利用永磁同步电机d-q坐标系数学模型求取功率角，设计了自校正PID功率角智能控制器，系统实时检测永磁电机功率角并将其控制在理想值附近，使得系统运行稳定，效率高，电机无振荡平稳运行。

主权项

1.永磁同步电机功率角恒定自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：利用霍尔传感器、电阻分压电路和光电编码器进行数据采样，所述数据包括电机定子u相电流i_a、电机定子v相电流i_b、直流侧母线电压U_dc和电机转子旋转速度ω_r；以实现系统的闭环控制和功率角计算；步骤2：利用步骤1所得的数据，实时计算功率角，公式如下：式中，i_a、i_b、i_c分别为电机三相定子电流，i_d、i_q分别为定子电流矢量的d、q分量；θ为A轴和d轴间夹角；式中，δ为定子磁链和转子磁链间夹角，即功率角，L_d、L_q分别为定子电感的d、q分量，且L_d＝L_q＝L_s，其中L_S为定子电感，是一种电机参数，当电机型号确定，定子电感的值也随之确定，为电机转子磁链；步骤3：计算功率角偏差e，公式如下：e＝δ_ref-δ式中，δ_ref为功率角给定值，且其取值为40°～60°；步骤4：采用自校正PID智能控制器对功率角进行调节，具体方法如下：步骤4-1：利用BP神经网络对PID控制器的系数进行整定，当PID控制器输出误差小于3％时，执行步骤4-3，否则，执行步骤4-2，所述的PID控制器的系数是指比例系数k_p，积分系数k_i和微分系数k_d；步骤4-2：采用经验法确定PID控制器的系数；步骤4-3：采用增量式PID算法确定PID控制器的输出值，公式如下：u(k)＝u(k-1)+k_p[e(k)-e(k-1)]+k_ie(k)+k_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]  (3)式中，u(k)为控制器当前周期输出电压，u(k-1)为控制器上一周期输出电压，e(k)为当前周期的误差，e(k-1)为上一周期的误差，e(k-2)为前两个周期的误差；步骤4-4：PID控制器的输出值经电压调节输出脉冲波，把脉冲波加到变频器上，变频器中IGBT管开通和关断，变频器输出相应频率的三相交流电，控制永磁电机运行；步骤5：如功率角的给定值与功率角计算值不相等，则反复执行步骤1～步骤5。