[发明专利]UDE的内置式永磁同步电机电流控制方法

权利要求书

1.一种UDE的内置式永磁同步电机电流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在当前控制周期，由控制系统对电机实际转速n，转子位置角θ，电机三相电流i_A、i_B和i_C，以及直流母线电压u_dc进行采样，并利用三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换求解出d、q轴实际电流i_d、i_q；

2)根据电机给定转速n^*与电机实际转速n的差值，通过比例积分控制器得到q轴参考电流i_q^*，采用最大转矩电流比控制方法中的公式法计算出d轴参考电流i_d^*；

3)利用d、q轴参考电流i_d^*、i_q^*与实际电流i_d、i_q的差值，通过UDE的电流控制器，分别得到d、q轴电压的参考值u_d、u_q；

所述UDE的电流控制器包括如下的线性参考模型：

式中，x_m(t)＝[i_dmi_qm]^T为d、q轴参考模型中电流矢量矩阵，c(t)＝[i_d^*i_q^*]^T为d、q轴参考电流给定矢量矩阵，A_m、B_m为对应x_m(t)、c(t)的系数矩阵；

为了保证控制系统的稳定性，将线性参考模型的系数矩阵A_m、B_m表示如下：

式中，α、β均为正实数，保证控制系统有两个负的特征值，满足李雅普诺夫稳定理论；

对于控制系统中出现的参数不确定和系统随机扰动，使用一阶低通滤波器g_f(t)补偿系统中的扰动，所述一阶低通滤波器g_f(t)的频域形式G_f(s)表示如下：

式中，γ＝1/T，γ为所选择的一阶低通滤波器的带宽；

通过一阶低通滤波器g_f(t)能够观测到参数不确定和系统随机扰动量即：

式中，“*”为卷积算子，A、B为x(t)、u(t)的系数矩阵，x(t)＝[i_di_q]^T为d、q轴实际电流矩阵，u(t)＝[u_du_q]^T为d、q轴参考电压矩阵，同时为控制系统输入，f(t)＝[f_df_q]^T为d、q轴参数不确定矩阵，D(t)＝[D_dD_q]^T为d、q轴随机扰动矩阵，L_d、L_q为d、q轴电感，ψ_f为转子磁链，R_s为定子电阻，为d、q轴已知扰动矩阵，

由线性参考模型和一阶低通滤波器得到UDE的电流控制器的控制系统输入u(t)为：

u(t)＝B^-1[A_mx_m(t)+B_mc(t)-Ax(t)-d₀(t)-f(t)-D(t)]

式中，ω_e为转子电角速度；B^-1为系数矩阵B的逆矩阵；

因此控制系统输入u(t)在频域内表示为：

式中，U(s)＝[U_dU_q]^T为控制系统输入在d、q轴的频域形式，E(s)为电流跟随误差的频域形式，I为单位矩阵，参数K_P和K_I表示为：

所述控制系统输入u(t)中的参数K_I的调节方法为：

将参数K_I在原固有参数γ_d0、γ_q0上增加可变参数γ_d1、γ_q1得到如下式所示：

固有参数γ_d0、γ_q0由α、β和γ确定；d轴可变参数γ_d1是将d轴实际电流与参考电流的差值经过比例控制器得到，q轴可变参数γ_q1是将q轴参考电流与实际电流的差值经过比例控制器得到，如下式所示：

4)将得到的d、q轴的电压参考值u_d、u_q变换到两相静止坐标系下的电压参考值u_α、u_β，采用电压空间矢量调制方法，得到对应逆变器的PWM脉冲，由逆变器输出得到三相电压，用于驱动内置式永磁同步电机；

5)返回步骤1)重复循环。