[发明专利]基于虚拟信号注入和梯度下降法的永磁同步电机控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟信号注入和梯度下降法的永磁同步电机控制方法，其特征在于：

永磁同步电机实时控制过程中，在坐标系下注入虚拟信号利用虚拟信号注入法和梯度下降法获得定子电流矢量的角度参考值，通过转矩补偿计算方法获得定子电流矢量轴分量的参考值，对最大电流转矩比控制与弱磁控制共同存在下的梯度值进行修正控制，实现最大电流转矩比控制与弱磁控制之间的无缝切换；

所述的方法具体过程如下：

首先，将采集得到的定子三相电流变换到永磁同步电机的d-q坐标系下，进一步处理得到定子电流矢量的角度实际值；

然后，利用定子电流矢量的角度实际值β将d-q坐标系下的定子电流变换到坐标系下，根据永磁同步电机的坐标系，定子电流矢量的轴分量定子电流矢量的轴分量等于定子电流矢量的幅值实际值；向定子电流矢量的轴分量中注入虚拟信号Δ，利用以下式分别处理得到未注入虚拟信号Δ的电磁转矩T_e和注入虚拟信号Δ后的电磁转矩

其中，ω_m是永磁同步电机的机械角速度，ω_e是永磁同步电机的电角速度；R是定子电阻，L_d是d轴电感；V_d、V_q、i_d、i_q分别表示定子电压矢量和定子电流矢量的d、q轴分量；分别是注入虚拟信号Δ之后定子电流矢量的d、q轴分量；

在永磁同步电机仅通过最大电流转矩比实时控制过程中，计算一阶差分来获得转矩对的偏导数作为梯度值来进行控制：

其中，γ(k)为第k个控制周期的梯度值，∈表示非零参数，表示定子电流矢量的轴分量，Δ(k)表示第k个控制周期的虚拟信号；

接着，采用以下公式计算获得下一个控制周期的定子电流矢量的角度参考值：

β^*(k+1)＝β^*(k)-αγ(k) (6)

其中，α为学习率参数，β^*(k)表示第k个控制周期的定子电流矢量的角度参考值；

最后，在永磁同步电机通过最大电流转矩比控制与弱磁共同作用的切换控制过程中，采用以下公式修正梯度值来进行控制：

其中，为梯度值的修正值，k_FW为积分器系数，V_lim是定子电压允许达到的最大值，和分别为定子电压矢量d、q轴分量的参考值。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟信号注入和梯度下降法的永磁同步电机控制方法，其特征在于：

注入的第k个控制周期的虚拟信号Δ(k)具体如下，且所有控制周期的虚拟信号Δ的正负符号构成的序列由随机数序列产生，该随机数序列满足高斯分布且平均值为0：

Δ(k)＝1-e^|γ(k-1)| (4)

其中，k代表第k个控制周期，e为自然常数，γ(k-1)表示第k-1个控制周期的梯度值。