[发明专利]一种多开关磁阻电机转速同步控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种多开关磁阻电机转速同步控制方法，其特征在于：是基于多开关磁阻电机转速同步控制装置实现的，多开关磁阻电机转速同步控制装置包括转速给定模块、虚拟主轴控制器、磁链给定模块和多个电机控制模块，转速给定模块的输出端与虚拟主轴控制器的输入端相连；每个电机控制模块均包括电机转速检测模块、电机转速比较模块、电机自抗扰控制模块、电机转矩估算模块、电机实际转矩与参考转矩比较模块、电机转矩补偿模块、加法器、电机磁链估算模块、电机磁链比较模块和电机控制器；每个电机控制模块中，电机转速检测模块的输入端与相应电机相连，电机转速检测模块的输出端与电机转速比较模块、电机转矩补偿模块、虚拟主轴控制器的输入端相连，虚拟主轴控制器的输出端与电机转速比较模块、电机转矩补偿模块的输入端相连，电机转速比较模块的输出端与电机自抗扰控制模块的输入端相连，电机自抗扰控制模块的输出端与电机实际转矩与参考转矩比较模块的输入端相连，电机转矩补偿模块的输出端与加法器的输入端相连，所述电机转矩估算模块的输入端与相应电机相连，电机转矩估算模块的输出端与电机实际转矩与参考转矩比较模块的输入端相连，电机实际转矩与参考转矩比较模块的输出端与加法器的输入端相连，加法器的输出端与电机控制器的输入端相连，所述电机磁链估算模块的输入端与相应电机相连，电机磁链估算模块的输出端与电机磁链比较模块的输入端相连，电机磁链比较模块的输出端与电机控制器相连，电机控制器与相应电机相连；所述磁链给定模块的输出端与每个电机控制模块中电机磁链比较模块的输入端相连；

多开关磁阻电机转速同步控制方法包括以下步骤：

步骤一：设定系统的给定转速ω^*，同时检测各电机的实际转速ω_i，i＝1,2…n，n表示电机数，经虚拟主轴控制器运算处理后，得到虚拟主轴转速ω_r，并将其作为各电机的给定转速；虚拟主轴控制器根据各电机的实际转速ω_i，i＝1,2…n及其相应的转动惯量j_i，i＝1,2…n，经运算得到各电机的权重平均转速ω_w，并将其作为各电机转矩补偿模块的参考转速；

虚拟主轴控制器得到虚拟主轴转速ω_r的方法包括：

1-1-1)设定系统给定转速ω^*，同时检测虚拟主轴控制器输出的初始转速ω′_r，并将其与系统给定转速ω^*比较，其偏差由胡克定律得到虚拟主轴的驱动转矩T_r，如式(1)所示：

其中：b_r为虚拟主轴的衰减系数，k_r为虚拟主轴弹性系数；

1-1-2)将各电机的实际转速ω_i与系统给定转速ω^*比较，其偏差由胡克定律得到各电机虚拟传动轴的驱动转矩，如式(2)所示：

其中：b_i为电机i传动轴的衰减系数，k_i为电机i传动轴的弹性系数；

1-1-3)将虚拟主轴的驱动转矩与各电机虚拟传动轴驱动转矩之和进行比较，其偏差由刚性定轴旋转定律得到调整后的虚拟主轴转速ω_r，即：

其中：j_r为虚拟主轴的转动惯量；

1-1-4)将调整后的虚拟主轴转速ω_r作为各电机的给定转速；

步骤二：将各电机的实际转速ω_i与虚拟主轴转速ω_r比较，其偏差经自抗扰控制器运算处理后得到各电机的参考转矩T_i^*，i＝1,2…n，同时由转矩估算模块得到各电机的实际转矩T_i，i＝1,2…n，并将该实际转矩T_i与上述参考转矩T_i^*比较，得到相应的转矩偏差ΔT_i，i＝1,2…n；

步骤三：各电机转矩补偿模块根据其实际转速ω_i与权重平均转速ω_w运算处理得到相应的补偿转矩ΔT_i′，i＝1,2…n，并将该补偿转矩ΔT_i′与上述转矩偏差ΔT_i求和，得到该电机的转矩调节量ΔT_i″，i＝1,2…n；

步骤四：估算各电机的实际磁链ψ_i，i＝1,2…n，并将其与系统给定磁链ψ^*进行比较，得到各电机的磁链偏差Δψ_i，i＝1,2…n；

步骤五：将转矩调节量ΔT_i″和磁链偏差Δψ_i经电机控制器运算处理后，输出控制信号控制电机所对应功率变换器中功率开关的开关状态，从而使各电机的实际转速实现对系统给定转速ω^*的准确跟踪，达到多开关磁阻电机转速同步控制的目的。