[发明专利]一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法

摘要

本发明提供一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法，实现电机无编码器控制技术，首先建立永磁同步电机数学模型，接着设计两种电流观测器，从这两种电流观测器进而得到反电动势值，然后利用Lyapunov函数验证系统稳定性，最后通过仿真结果确定系统参数。设计电流观测器过程中采取了滑模变结构方法，有效提高了电流估计精度，双电流观测器大大降低了外在干扰的影响，实现电机速度和位置精确估计。由于机械式编码器在永磁同步电机中的使用，不仅增加成本，而且降低可靠性，所以本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度应用价值。

主权项

一种基于双电流观测器的永磁同步电机控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1：建立凸装子结构的永磁同步电机数学模型，其在静止坐标系α,β中模型为diαdt=-RLiα+1Lvα+uαL+Tα---(1)]]>diβdt=-RLiβ+1Lvβ+uβL+Tβ---(2)]]>vα＝‑ψfωrsin(θ)     (3)vβ＝‑ψfωrcos(θ)     (4)其中iα,iβ分别为定子α,β轴的电流，uα,uβ分别为定子α,β轴的电压，vα,vβ为反电动势，R为定子电阻，L为定子电感，Tα,Tβ分别为定子α,β轴的电磁转矩，ψf为磁链，ωr、θ分别为转速和位置；步骤2：考虑参数变化，设计电流观测器一为di^αdt=-RLi^α+1Lv^α+uαL+T^α-fα---(5)]]>di^βdt=-RLi^β+1Lv^β+uβL+T^β-fβ---(6)]]>反电动势势第一个估计值为v^1α=-ψfωrsin(θ^)---(7)]]>v^1β=-ψfω^rcos(θ^)---(8)]]>其中“^”表示观测量，fα,fβ表示系统输入控制，由式(5)(6)及式(1)(2)得到误差方程为di~αdt=-RLi~α+1Lv~α+T~α-fα---(9)]]>di~βdt=-RLi~β+1Lv~β+T~β-fβ---(10)]]>其中“～”表示误差量，滑模面取为：由式(9)(10)得到等效控制(fα)eq=1Lv~α+T~α---(11)]]>(fβ)eq=1Lv~β+T~β---(12)]]>步骤3：为了进一步消除参数变化的影响，设计电流观测器二为di^αdt=-RLi^α+1LUα+uαL+T^α---(13)]]>di^βdt=-RLi^β+1LUβ+uβL+T^β---(14)]]>由式(13)(14)及式(1)(2)，可得到误差方程di~αdt=-RLi~α+1L(Uα-vα)+T~α---(15)]]>di~βdt=-RLi~β+1L(Uβ-vβ)+T~β---(16)]]>令有Uαeq=vα-LT~α---(17)]]>Uβeq=vβ-LT~β---(18)]]>步骤4：综合步骤2和步骤3的两种电流观测器，可获得反电动势的第二个估计值为v^α=L·[(fα)eq-Γ1Uαeq]---(19)]]>v^β=L·[(fβ)eq-Γ2Uβeq]---(20)]]>其中Γ1,Γ2为常数；步骤5：取速度观测器和扰动观测器ω^·r=ψfγ1L(i~α·sin(θ^)-i~β·cos(θ^))---(21)]]>T^·α=γ2·i~αsign(i~α)---(22)]]>T^·β=γ2·i~βsign(i~β)---(23)]]>取fα，fβ为fα=γ3sign(i~α)---(24)]]>fβ=γ4sign(i~β)---(25)]]>其中γ1、γ2、γ3、γ4为常数；步骤6：利用Lyapunov函数，验证系统稳定性；步骤7：由MATLAB仿真结果，判断是否需要参数调整，若需要调整，返回步骤5。