基于自适应滑模观测器的无刷直流电机电磁转矩观测方法

摘要

本发明公开了一种基于自适应滑模观测器的无刷直流电机电磁转矩观测方法，属于永磁电机控制领域。本发明基于电机转速、定子各相电流、定子各相对地电压、转子位置等易测信号，构造无刷直流电机在αβ坐标系下的状态空间方程；采用滑模观测器实时观测无刷直流电机在αβ坐标系下的反电势；同时在线辨识无刷直流电机定子电阻参数，以消除电阻参数偏差对反电势观测的影响；最后根据反电势、电流和转速实时计算无刷直流电机的电磁转矩。本发明可在定子电阻参数未知或由于温度、集肤效应影响使定子电阻变化时，准确观测出无刷直流电机的反电势和电磁转矩，解决已有方法受电阻参数偏差影响的问题，可为无刷直流电机的转矩闭环控制提供准确的转矩反馈值。

主权项

1.一种基于自适应滑模观测器的无刷直流电机电磁转矩观测方法，首先根据无刷直流电机的状态空间方程建立滑模状态观测器对反电势进行观测，进而通过计算得到无刷直流电机的电磁转矩，其特征在于：在建立滑模观测器时所用的电阻参数为无刷直流电机定子电阻辨识值通过如下公式得到：$\hat{R}=\int \delta [k_1\mathrm{sgn}({\hat{i}}_{\alpha }-i_{\alpha })i_{\alpha }+k_2\mathrm{sgn}({\hat{i}}_{\beta }-i_{\beta })i_{\beta }]\mathrm{dt}$其中，δ表示电阻辨识增益，为可调参数且δ＜0；k₁、k₂为预先设定的滑模增益；i_α、i_β分别表示实测定子电流在αβ坐标系下的两个分量；分别表示滑模观测器中定子电流观测值在αβ坐标系下的两个分量；所述滑模增益k₁、k₂取值满足以下条件：$k_1<-\frac{|{\hat{e}}_{\alpha }-e_{\alpha }|+\left|(\hat{R}-R){\hat{i}}_{\alpha }\right|}{L}$$k_2<-\frac{|{\hat{e}}_{\beta }-e_{\beta }|+\left|(\hat{R}-R){\hat{i}}_{\beta }\right|}{L}$其中，e_α、e_β分别表示反电势在αβ坐标系下的两个分量；分别表示滑模观测器中反电势观测值在αβ坐标系下的两个分量；R表示当前运行状态下定子电阻的实际值；L表示当前运行状态下定子电感的实际值。