[发明专利]改进型模型参考自适应和复矢量解耦的高速电机控制方法

说明书

本发明公开了一种改进型模型参考自适应和复矢量解耦的高速电机控制方法。包括以下步骤：1)将预设的相关参数输入参考模型与包含待辨识转速的可调模型，获得定子实际电流和定子估算电流；2)通过转速自适应律和电阻自适应律对定子估算电流和定子实际电流处理得到估算转速和定子电阻估算值，并将估算转速进行积分获得转子位置；3)将估算转速和定子电阻估算值反馈给可调模型，同时将估算转速输入到矢量控制系统中，获得更新的定子电压；再将更新的定子电压反馈给可调模型和参考模型，处理获得定子估算电流和定子实际电流。本发明避免了位置编码器带来的成本以及抗干扰问题，同时也削减了高速电机带来的电流环耦合严重问题，具有良好的动态响应。

技术领域

本发明涉及了一种高速永磁同步电机控制方法，尤其是涉及了一种基于改 进型模型参考自适应和电流环复矢量解耦的高速永磁同步电机控制方法。

背景技术

高速永磁同步电机具有体积小，功率密度高，效率高以及良好的调速性能 等优点，因而被广泛应用于一些高精度、高动态响应的场合。在控制永磁电机 的过程中，最关键的就是精确的反馈转子位置信息，在传统调速系统中，一般 是利用硬件上的位置传感器来获取电机的估算转速以及位置，但是安装位置传 感器会增加成本和体积，对于应用场合也具有一定的限制，因此研究无位置传 感技术具有很大的使用价值和意义。

为了获得转子位置以及估算转速，传统的方法是将波波夫超稳定性原理作 为转速自适应律构造的基础，通过建立一个除了估算转速以外与参考模型一致 的可调模型，再将相同的u_d、u_q送入参考模型和可调模型，得到i_d、i_q的实际值 与估计值，然后根据自适应律的调节使实际值与估计值的偏差减小到零，从而 可调模型的输出可以跟踪原参考模型。

所述的u_d、u_q分别为定子d-q坐标系下的电压矢量。

为了能够更准确的估算转速，将可调模型的定子电阻也作为待辨识项，根 据推算出的电阻自适应律，观测到定子电阻的变化规律，再将其作为可调模型 反馈项，实时调整可调模型，从而保证估算转速估算精确性。

但是传统PI调节器设计前提是忽略不计电流环耦合问题，而在高速电机运 行过程中，速度会达到几万转，这就会使d-q坐标系下电压方程中的耦合项ω_eL_si_q和ω_eL_si_d比重增大，会使d、q轴电流相互耦合，影响电机动态响应性能。为解 决这一问题，在工程应用中通常有以下两种解决方式：为减少耦合对电流环的 影响，可以通过合理的选择PI控制器中的参数K_p和K_i，提高控制系统的带宽， 改善电流环的控制性能；另外可以通过改进传统PI控制器，增加解耦环节，实 现d、q轴电流独立控制，提高电流环调节能力。但是由于系统的带宽和开关频 率相关，当开关频率比较低时，控制器的带宽受限，方法一对电流环性能的改进不明显。因此采用方法二中的电压解耦环节对控制器d、q轴进行解耦，使其 能够实现独立控制。

所述的i_d、i_q分别为高速永磁同步电机定子d、q轴实际电流；L_s为定子绕组 电感；ω_e为高速永磁同步电机的电角速度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于改进型模 型参考自适应和电流环复矢量解耦的高速永磁同步电机控制方法，既能实现高 速永磁电机的无位置传感控制，又能改善系统的动态响应能力，对于系统鲁棒 性与抗干扰能力具有很大的提升。

本发明的技术方案如下：

本发明的高速永磁同步电机实时控制过程中，初始的估算转速为零，初始 的定子电阻估算值设置为电机自身原始的电阻值，d-q坐标系下定子的初始的d 轴电流为零；具体步骤如下：