[发明专利]基于H无穷控制的永磁同步电机矢量控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于H无穷控制的永磁同步电机矢量控制系统及方法，其包括转速环H∞鲁棒控制器、电流环PI控制器、Park逆变换模块、空间矢量脉宽调制模块、逆变器模块、永磁同步电机模块、Clark变换模块、Park变换模块、转速计算模块。本发明通过转速环H∞鲁棒控制器使得永磁同步电机矢量控制系统在受到外部扰动输入时，依旧能够保持良好的快速响应能力和鲁棒性，并且能够有效地抑制永磁同步电机的参数摄动对控制系统带来的影响。

技术领域

本发明属于永磁同步电机矢量控制技术领域，具体指代一种基于混合灵敏度H∞鲁棒控制的永磁同步电机矢量控制系统及控制方法。

背景技术

永磁同步电机凭借其优秀的快速响应能力、高功率因素、高效率、无刷、体积小等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车等国防和国民经济领域。由永磁同步电机的结构和电磁原理可知，其是一个具有强耦合、非线性的复杂多变量系统。为了实现对永磁同步电机的控制，一般采用坐标系变换的方法使其系统模型得到解耦，并选用矢量控制策略，使得永磁同步电机的控制方式与直流电机控制方式类似，从而可以通过控制q轴电流来间接控制电机转矩，实现整个电机的控制。

采用矢量控制的永磁同步电机控制系统有两个闭环，分别为电流环和转速环。一般，电流环和转速环均采用常见的PI控制方法。采用PI控制方法的永磁同步电机能够基本满足对电机伺服性能要求较低的应用场合。但是，在航空发动机、车辆、数控机床等对电机伺服性能要求非常高的应用场合，传统的PI控制方法不能满足要求。于是，随着控制技术的发展，滑模控制技术被应用在电机的控制中，使得电机的鲁棒性得到了提高。但是，滑模控制方法存在着恶劣的“抖阵”现象，会对电机产生破坏。并且，在航空航天等应用场合中，还存在许多的外干扰。于是，使永磁同步电机具有优异的鲁棒性和抗干扰能力成为了需要解决的问题。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于H无穷控制的永磁同步电机矢量控制系统及方法，以解决现有技术中永磁同步电机矢量控制的鲁棒性和抗干扰能力较差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于H无穷控制的永磁同步电机矢量控制系统，包括：转速环H∞鲁棒控制器、电流环PI控制器、Park逆变换模块、空间矢量脉宽调制模块(SVPWM模块)、逆变器模块、永磁同步电机模块(PMSM模块)、Clark变换模块、Park变换模块、转速计算模块；其中，

转速环H∞鲁棒控制器，用于对转速环的控制，使电机起动和变速时，角速度能够快速达到设定值，并维持稳定；其输入端输入设定角速度ω_set与实际角速度ω_r的差值，经过转速环H∞鲁棒控制器的计算处理后输出q轴的参考电流给电流环PI控制器；

电流环PI控制器，用于对电流环进行控制，使电流能够快速达到参考电流从而使电机电磁转矩达到负载转矩；包含两个电流环PI控制器，其中，第一个电流环PI控制器的输入为转速环H∞鲁棒控制器输出的q轴参考电流与Park变换模块输出的实际q轴电流i_q的差值，经过该第一电流环PI控制器后，输出q轴电压u_q给Park逆变换模块；第二个电流环PI控制器的输入为d轴参考电流与Park变换模块输出的实际d轴电流i_d的差值，其经过该第二个电流环PI控制器后，输出d轴电压u_d给Park逆变换模块；

Park逆变换模块，其接收上述两个电流环PI控制器分别输出的d轴和q轴的电压u_d、u_q和永磁同步电机模块输出的转子电角度θ_e后，经过坐标轴变换，输出α轴和β轴的电压u_α、u_β给空间矢量脉宽调制模块；

空间矢量脉宽调制模块，其接收Park逆变换模块输出α轴和β轴的电压u_α、u_β，通过调制处理后，输出调制信号给逆变器模块；