[发明专利]基于离散矢量PI滑模观测器的IPMSM转速估计方法

权利要求书

1.基于离散矢量PI滑模观测器的IPMSM转速估计方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，建立离散时间复矢量IPMSM模型；

步骤2，根据所述离散时间复矢量IPMSM模型设计IPMSM离散矢量PI滑模观测器；采用所述IPMSM离散矢量PI滑模观测器对永磁同步电机进行转速估计。

2.根据权利要求1所述的基于离散矢量PI滑模观测器的IPMSM转速估计方法，其特征在于，步骤1具体为：

步骤1.1，在静止坐标系下建立基于扩展反电动势的离散时间复矢量IPMSM模型；

所述离散时间复矢量IPMSM模型具体如下：

式(1)中，u_α、u_β、i_α、i_β、e_α和e_β分别是α、β轴坐标系下的定子电压、定子电流和反电动势；R_s、Ψ_f、ω_e和θ_e分别是定子电阻、永磁体磁链、转速和转子位置；i_d、i_q、L_d和L_q分别是d、q轴坐标系下的电流和电感；E_ex是扩展反电动势幅值；p是微分算子；

对公式(1)采用复矢量形式x_αβ＝x_α+jx_β表示，其中粗体为复矢量，具体为：

式(2)中，u_αβ、i_αβ和e_αβ分别是αβ坐标系下的定子电压、定子电流和反电动势的复矢量形式，j是虚数单位；

步骤1.2，将所述离散时间复矢量IPMSM模型精确离散化；

初始条件为时间t₀时刻的电流响应i_αβ(t₀)，求解微分方程(2)，得到t时刻的电流响应i_αβ(t)，具体为：

式(3)中，R＝R_s-jω_e(L_d-L_q)；τ为积分变量；u_αβ(t)、e_αβ(t)分别是t时刻的定子电压、反电动势的复矢量形式；

将公式(3)中时间变量t₀和t替换为采样变量kT和(k+1)T，获得静止坐标系下的离散时间差分方程，具体为：

i_αβ[(k+1)T]＝Ai_αβ(kT)+Bu_αβ(kT)-Ce_αβ(kT) (4)，

式(4)中，k是采样序列；T是采样时间；

假定速度ω_e(kT)等于ω_e[(k-1)T]，则ω_e是恒速，对于非因果系统，需要将公式(4)中输入及输出值延迟一拍，此外，由于控制计算时间有限，控制器的输出延迟至少一个采样周期T，即将静止坐标系下的电压延迟一拍；精确离散化后的离散时间复矢量IPMSM模型具体为：

i_αβ(kT)＝Ai_αβ[(k-1)T]+Bu_αβ[(k-2)T]-Ce_αβ[(k-1)T] (5)。

3.根据权利要求2所述的基于离散矢量PI滑模观测器的IPMSM转速估计方法，其特征在于，步骤2具体为：

步骤2.1，将矢量PI控制器离散化，得到离散矢量PI控制器；

步骤2.2，通过精确离散化后的复矢量IPMSM模型构造IPMSM离散矢量PI滑模观测器，得到定子电流误差切换信号；

步骤2.3，根据所述IPMSM离散矢量PI滑模观测器设计离散矢量PI滑模控制律，获得估计反电动势；

步骤2.4，利用正交锁相环获取永磁同步电机的估计转子位置及估计转速。