[发明专利]永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载扰动补偿装置，尤其是一种永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法。

背景技术

在曲柄伺服压力机、注塑机、折弯机等场合应用的永磁同步电机工程伺服系统中，扰动是造成其性能下降的主要原因，其中负载扰动显得尤为突出。为了提高系统的伺服性能，必须对负载扰动加以抑制，只有对扰动实现全面补偿，才能使系统获得优越的伺服性能，如专利文献1(02142237.0)、专利文献2(200810121108.0)所示，都基于一种扰动观测器设计了一种对负载扰动具有抑制作用的电动机控制器装置，但专利文献1采用的扰动观测器并不是该专利本身所保护的内容，专利文献2所述的扰动观测器实现起来较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的永磁同步电机的负载扰动补偿装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步电机的负载扰动补偿装置，包括与永磁同步电机相连接的负载扰动补偿装置，该负载扰动补偿装置包括第一加法器、速度环PI调节器、第二加法器、负载力矩辨识值前馈补偿系数单元、第三加法器、第四加法器、电流环PI调节器、Park变换模块、空间矢量调制模块、Clark变换模块、Park逆变换模块、负载力矩辨识滑模观测器、速度计算模块和整流/三相逆变器模块；所述永磁同步电机通过内置的位置传感器和电流传感器分别输出转子位置θ_r和定子两相电流i_A、i_B，该转子位置θ_r分别输入到PARK变换模块、PARK逆变换模块以及速度计算模块；该定子两相电流i_A、i_B输入CLARK变换模块；所述速度计算模块输出电机实际转速ω_e到第一加法器和负载力矩辨识滑模观测器中；第一加法器通过电机参考转速ω_ref和电机实际转速ω_e输出误差值Ⅰ到速度环PI调节器；速度环PI调节器输出交轴电流给定第一阶段的值到第二加法器；CLARK变换模块输出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β到PARK逆变换模块；PARK逆变换模块输出实际交轴电流i_q到负载力矩辨识滑模观测器和第四加法器中，并输出实际直轴电流i_d到负载力矩辨识滑模观测器和第三加法器中；负载力矩辨识滑模观测器输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元；负载力矩辨识值前馈补偿系数单元输出交轴电流给定第二阶段值到第二加法器；第二加法器输出最终的交轴电流给定值到第四加法器；第四加法器输出误差值Ⅱ到电流环PI调节器；第三加法器通过直轴电流给定值和实际直轴电流id输出误差值Ⅲ到电流环PI调节器；电流环PI调节器输出交轴电压给定和直轴电压给定到PARK变换模块；PARK变换模块输出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β到空间矢量调制模块；空间矢量调制模块输出六路PWM波到整流/三相逆变器模块，整流/三相逆变器模块控制永磁同步电机运行。

作为本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的改进：所述负载力矩辨识滑模观测器包括基于PMSM数学模型的电流观测器、第五加法器、饱和函数模块、低通滤波器、反馈增益模块、第六加法器、乘法器和负载转矩观测值模块；PARK逆变换模块输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d到基于PMSM数学模型的电流观测器；基于PMSM数学模型的电流观测器输出转子估算速度到第五加法器；所述速度计算模块输出电机实际转速ω_e到第五加法器；第五加法器通过电机实际转速ω_e和转子估算速度输出转速差到饱和函数模块，饱和函数模块输出控制函数Z_s到低通滤波器和第六加法器；低通滤波器输出等效控制函数Z_es到乘法器；反馈增益模块输出反馈增益l到乘法器；乘法器输出的数值l×Z_es到第六加法器；第六加法器输出负载转矩初始值到负载转矩观测值模块和基于PMSM数学模型的电流观测器；负载转矩观测值模块输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元。