[发明专利]永磁无刷直流电机调速系统的串级抗干扰控制系统及方法

说明书

本发明请求保护一种永磁无刷直流电机调速系统的串级抗干扰控制系统及方法，该方法主要包括抗干扰速度和电流控制器，其中抗干扰速度控制器由速度反馈控制和基于干扰估计的前馈控制构成，抗干扰电流控制器由电流反馈控制和基于干扰估计的前馈控制构成。与传统的串级控制方法相比，该方法实现简单，抗干扰能力强，能够满足高性能永磁无刷直流电机调速系统的应用需求，同时适用于多种类型干扰抑制情况。

技术领域

本发明属于一种永磁无刷直流电机的控制方法，尤其是一种永磁无刷直流电机调速系统的串级抗干扰控制方法。

背景技术

永磁无刷直流电机是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机，以其结构简单、运行可靠、维护方便、效率高、无励磁损耗以及调速性能好等一系列优点，广泛应用于航空航天、家用电器、仪器仪表、化工、医疗器械等工业领域。

传统的永磁无刷直流电机使用线性控制方法如PI控制，因其结构简单、容易实现而被广泛应用。然而，永磁无刷直流电机是一个非线性系统，同时又受到各种类型时变干扰的影响，线性控制方法无法使系统获得满意的控制性能和抗扰能力。随着技术的发展，越来越多的先进控制方法被提出，它们从不同的方面对永磁无刷直流电机系统性能进行了改进。但是其通常基于单纯的反馈控制方法，或者虽然采用了反馈控制-前馈补偿控制的复合控制方法，但这些方法无法有效处理系统各类时变干扰。

文献(陈强.无刷直流电机的调速控制研究[D].浙江:东南大学,2005,27-29.)介绍了一种永磁无刷直流电机调速系统串级控制，分为速度外环和电流内环控制，外环和内环均采用PI算法，虽然可以使系统具有较好的动态和稳态性能，但是其无法有效抑制系统各类时变干扰。同时，在一般的永磁无刷直流电机调速系统抗干扰控制中，通常采用先进的控制方法单一的对电机速度环或者位置环进行抗干扰控制，很少对电机电流环进行抗干扰控制，如文献(Li SH,LiuZG.Adaptive speed control for permanent magnetsynchronous motor systemwith variations of load inertia[J].IEEE Trans IndustElectron,2009；56(8):3050–9.)仅仅提出单一的对系统速度环进行抗干扰控制；文献(SuYX,Zheng CH,DuanBY.Automatic disturbances rejectioncontroller for precisemotioncontrol of permanent-magnet synchronous motors[J].IEEE Trans IndustElectron,2005；52(3):814–23.)仅仅提出单一的对系统位置环进行抗干扰控制。这类控制方法往往难以有效抑制系统各类时变干扰。因此，设计一种永磁无刷直流电机调速系统控制方法，使其系统结构简单，控制性能良好，并有效抑制多种类型时变干扰，对永磁无刷直流电机的应用及推广非常重要。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种系统可以达到良好的动态和稳态性能、可以有效提高系统的抗干扰能力的永磁无刷直流电机调速系统的串级抗干扰控制系统及方法。本发明的技术方案如下：

一种永磁无刷直流电机调速系统的串级抗干扰控制系统，包括永磁无刷直流电机，其特征在于，还包括：速度控制器模块、电流控制器模块、脉宽调制模块、三相逆变器模块、位置传感器模块、转子区间计算模块以及速度计算模块；其中所述速度控制器模块与电流控制器模块相连接，所述电流控制器模块与脉宽调制模块相连接，所述三相逆变器模块还分别与永磁无刷直流电机与转子区间计算模块相连接，所述永磁无刷直流电机与转子区间计算模块之间设置有位置传感器模块，所述速度计算模块与速度控制器模块相连接；