[发明专利]船用变频调速三相异步电动机的抗干扰控制方法

权利要求书

1.一种船用变频调速三相异步电动机的抗干扰控制方法，其特征在于，所述船用变频调速三相异步电动机包括机座、定子装配、转子装配、接线盒装配、带有盐雾过滤器的风机、后端盖、前端盖和出风罩装配；定子装配包括定子铁心和定子绕组，转子装配包括转轴、转子铁心、转子导条和端环；机座采用全钢板焊接结构，筒体部位采用钢板卷制焊接而成并搭配纵筋组成的框架式结构，机座筒体两侧设有矩形通风孔；机座前端侧面设置有风机安装座，顶部设置有接线盒安装座；机座两端分别固定有前端盖、后端盖，前端盖、后端盖分别经前轴承、后轴承支撑在转轴上，前端盖上分别固定有前内轴承盖、前外轴承盖、前内封环、前外内封，后端盖上分别固定有后内轴承盖、后外轴承盖、后外封环、后内封环，轴承室密封采用沟槽密封结构，同时设置加油油路和泄油油路，并配置加油嘴和溢油嘴，加油嘴和溢油嘴布置在前外轴承盖、后外轴承盖上，加油嘴通过油管引出电机；转子装配上装有转子压板并热套在转轴上，转轴上热套有转子铁心，转子铁心上还留有轴向通风孔；电机前端顶部安装有风机强制通风冷却，进风口装有盐雾过滤器，吸入的冷风经转子通风孔、定子装配和机座筒体内壁之间的间隙、定、转子之间气隙，并通过机座侧面的通风孔，到达出风罩装配，并由此吹出，机座上接线盒安装座安装防盐雾材质接线盒装配；

所述控制方法用于提高控制精确度、提高稳定性的永磁调速高压三相异步电动机，包括以下步骤：首先建立船用变频调速三相异步电动机的数学模型，根据数学模型设计积分滑模面，再根据积分滑模面设计基于积分滑模的速度控制器；然后对船用变频调速三相异步电动机系统设计广义比例积分观测器对干扰进行估计，用于干扰补偿；最后根据基于积分滑模的速度控制器和干扰估计值，建立复合积分滑模速度控制器，将船用变频调速三相异步电动机输出的信号分成两路，记为：第一路信号和第二路信号；将第一路信号依次经过加窗处理、1/2延迟处理和傅立叶变换后进行频域抗干扰处理；将第二路信号依次经过1/2延迟处理、加窗处理和傅立叶变换后进行频域抗干扰处理；将经过频域抗干扰处理后的第一路信号和第二路信号分别进行傅立叶逆变换后做重叠处理后，重叠处理后的信号即为经过频域抗干扰处理后的输出数据；将多个每个天线阵元输出的经过频域抗干扰处理后的输出数据分别输入到对应的空域滤波器中，再将各个空域滤波器输出的数据进行加权处理，即完成抗干扰处理；所述建立船用变频调速三相异步电动机的数学模型具体包括：建立电压电流数学模型

ia为等效的三相电机a相电流的瞬时值，ia1为双三相绕组a1相电流；转子侧双三相绕组的每相电阻、漏感及互感最大值分别为Rr1、Llr1和Lmr1；等效三相绕组的每相电阻、漏感及互感最大值分别为Rr、Llr和Lmr；

建立电磁转矩和运动方程

T_e＝n_pL_m(i_sβi_rα-i_sαi_rβ)

L_s、L_r和L_m分别为定子、转子同轴等效两相静止绕组的自感和互感：ω为电子转子的角速度，J为转动惯量，p为微分算子，T_e为电磁转矩，T_L为负载转矩；

所述复合积分滑模速度控制器由滑模控制律和干扰估计值组成；

根据滑模控制律和广义比例积分观测器得复合积分滑模控制器为：

其中，为干扰d的估计值，k需满足k＞k_ed，k_ed＝|d(t)-d₁(t)|；

所述基于积分滑模的控制器的设计，具体步骤如下：

定义误差e(t)＝ω-ω_r，则积分滑模面设计为：

,

相对应的控制律设计为：

其中，ω_r为给定转速，k₁为滑模面相关系数，k为控制律相关系数，为ω_r的导数，b为控制律系数，b＝K_t/J，sign(s)为标准符号函数，k,k₁需满足k＞0，k₁＞0；设计广义比例积分观测器的具体步骤如下：由电机的运动方程，对其设计广义比例积分：

其中，λ₁,…,λ_m+1为观测器系数，m为整数，且λ需满足p(s)＝s^m+1+λ_m+1s^m+λ_ms^m-1+…+λ₂s+λ₁根全部落在复平面的左半平面，为ω的估计值，d^(j-1)为d的j-1阶导数，d_j＝d^(j-1)，为d₁,…d_m的干扰估计。