[发明专利]基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器及其控制方法

权利要求书

1.一种基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器，其特征在于：包括数字信号处理系统、接口滤波器、电机模拟单元以及能量处理单元，所述接口滤波器、电机模拟单元以及能量处理单元依次相互连接，所述接口滤波器与外部的电机驱动器相互连接；

所述电机驱动器与所述接口滤波器之间设置有第一电压传感器以及电流传感器，所述电机模拟单元与所述能量处理单元之间设置有第二电压传感器；

所述第一电压传感器、所述电流传感器和所述第二电压传感器分别与所述数字信号处理系统的输入端连接；

所述电机模拟单元、所述能量处理单元和所述电机驱动器分别与所述数字信号处理系统的输出端连接；

所述数字信号处理系统包括鲁棒观测器、非线性控制模块和泄放控制模块；

所述电机模拟单元采用三相桥式全控整流电路。

2.根据权利要求1所述的基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器，其特征在于：所述接口滤波器采用三相电阻与电感串联的结构；

所述能量处理单元包括单管IGBT与电阻，所述单管IGBT与电阻串联后与电源与二极管依次连接，所述单管IGBT与电阻串联后与电容并联；

所述三相桥式全控整流电路采用IGBT作为功率器件。

3.根据权利要求1所述的基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器，其特征在于：所述数字信号处理系统为浮点型高速数字信号处理系统。

4.根据权利要求1所述的基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器，其特征在于：所述第一电压传感器为三相霍尔电压传感器，所述电流传感器为三相霍尔电流传感器，所述第二电压传感器为两相霍尔电压传感器。

5.一种基于权利要求1-4中任一项所述的基于鲁棒观测器和非线性控制的电机模拟器的控制方法，其特征在于，包括：

获取第一电压传感器采集的三相电压信号、电流传感器采集的三相电流信号和第二电压传感器采集的两相电压信号；

基于所述三相电压信号解算出电机电流和转子角度；

利用鲁棒观测器和非线性控制器，基于所述电机电流和所述三相电流信号生成三相桥的控制指令信号；

基于所述控制指令信号、所述两相电压信号以及所述转子角度生成三相桥的PWM控制信号。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述三相电压信号解算出电机电流和转子角度包括：

利用电机电压方程基于所述三相电压信号解算出电机电流；

利用电机运动方程基于所述电机电流解算出电机速度以及计算解算出转子角度，其中，所述电机速度代回电机电压方程。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述电机电压方程包括：

u_d为dq坐标系下永磁同步电动机的d轴电压，u_q为dq坐标系下永磁同步电动机的q轴电压，r_s为电枢电阻，ψ_d为d轴磁链，ψ_q为q轴磁链，i_d为d轴电流，i_q为q轴电流，ω_e为电角速度；

其中，

L_d为d轴电感，L_q为q轴电感，ψ_f为定子磁链；

所述运动方程包括：

T_e表示永磁同步电机电磁转矩，T_L表示永磁同步电机负载转矩，B为粘滞摩擦系数，ω_m为机械角速度，J为电机及其机械负载的转动惯量；

其中，

p_n为电机极对数。