滑模观测器与电流预测的永磁同步电机控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种滑模观测器与电流预测的永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：采集永磁同步电机转速与位置角；获取永磁同步电机电流，获得旋转坐标系下两相电流及d、q轴电压；建立电机前馈扰动补偿模块，得到d、q轴电压扰动量；建立滑模

【技术实现步骤摘要】
滑模观测器与电流预测的永磁同步电机控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种滑模观测器与电流预测的永磁同步电机控制装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，永磁同步电机作为电驱系统中交流调速核心部件，因其功耗低、功率密度高、调速范围宽、可控性好等诸多优良特点被广泛应用于军事、航天、工业领域，因此技术高度密集的伺服环境也对电机控制性能精度提出越来越高要求。然而电机内部关键元件永磁体，由于易受潮湿、高温、化学腐蚀等复杂多变的运行环境影响，存在不可逆的失磁风险，致使电机控制性能严重退化。另外，由于永磁同步电机自身是个强耦合、非线性、多变量的复杂时变系统，电机参数发生偏差也会直接影响控制性能，这些因素都极大限制了永磁同步电机的推广及应用。
[0003]为了确保永磁同步电机本身及驱动系统的高效、可靠运行，针对永磁同步电机容错控制研究显得尤为重要。传统矢量控制中PID调节方式以其结构简单、效果明显、易于实现的优点被大规模运行于电驱系统，但在高性能伺服系统中却无法克服因参数摄动、失磁故障等因素对电控系统造成的不确定性，难以满足对故障状况下的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑模观测器与电流预测的永磁同步电机控制装置，其特征在于，包括PI控制模块、Clark变换模块、Park变换模块、逆Park变换模块、电流传感器模块、位置传感器模块、扰动补偿模块、无差拍电流预测模块、SVPWM生成模块、永磁同步电机模块与滑模
‑
龙伯格观测模块；所述电流传感器模块与Clark变换模块、永磁同步电机模块相连，用于采集永磁同步电机模块的定子三相电流i
a
、i
b
、i
c
，将三相电流发送至Clark变换模块进行三相静止坐标系至两相静止坐标系的变换；所述Clark变换模块连接Park变换模块，用于将变换后的两相电流i
α
、i
β
发送至Park变换模块进行两相静止坐标系至两相旋转坐标系的变换；所述Park变换模块与滑模
‑
龙伯格观测模块连接，同时位置传感器模块将电机位置角θ与通过Clark变换后的两相同步坐标系下电流i
α
、i
β
发送至Park变换模块，得到两相旋转坐标系下电流i
d
与i
q
，并将两相电流i
d
、i
q
发送至滑模
‑
龙伯格观测模块；所述滑模
‑
龙伯格观测模块与无差拍电流预测模块连接，用于将Park变化模块得到的两相电流i
d
、i
q
输入至滑模
‑
龙伯格观测器进行运算，得到d轴磁链观测值f
d
、q轴磁链观测值f
q
、d轴电流观测值q轴电流观测值发送至无差拍电流预测模块；所述扰动补偿模块与无差拍电流预测模块连接，通过将位置传感器获取的电机实时角速度ω与参考角速度ω
e
输入至PI控制模块得到q轴参考电流i
qref
，再将q轴参考电流i
qref
、设定好的d轴参考电流i
dref
、d轴电流i
d
、q轴电流i
q
输入至扰动补偿模块，得到d、q轴电压补偿量Δu
d
、Δu
q
，发送至无差拍电流预测模块；所述无差拍电流预测模块与逆Park变换模块连接，用于将滑模
‑
龙伯格观测模块得到的d轴电流观测值q轴电流观测值d轴磁链观测值f
d
与q轴磁链观测值f
q
输入运算，得到d轴参考电压u
d*
与q轴参考电压u
q*
输入至逆Park变换模块；所述逆Park变换模块与SVPWM生成模块连接，用于将无差拍电流预测模块所得d轴参考电压u
d*
与q轴参考电压u
q*
、位置传感器得到的电机位置角θ输入至逆Park变换模块运算，得到两相静止坐标系下电压u
α
、u
β
输入至SVPWM生成模块；所述SVPWM生成模块与逆变器模块连接，将逆Park变换得到的两相静止坐标系下电压u
α
、u
β
发送至SVPWM生成模块，经过调制生成用于六路逆变器开关脉冲信号驱动永磁同步电机PMSM模块运转。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制装置的滑模观测器与电流预测的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集永磁同步电机角速度与位置角：通过位置传感器获取电机角速度ω与位置角θ，将电机实时位置角θ发送至Park变换模块与逆Park变换模块；步骤2：获取永磁同步电机电流：通过电流/电压传感器模块获取PMSM三相电流、ab相电压u
ab
与bc相电压u
bc
，通过Park变换和Clark变换获得旋转坐标系下两相电流i
d
、i
q
及d轴电压u
d
、q轴电压u
q
；步骤3：建立电机前馈扰动补偿模块：将步骤2得到的两相电流i
d
、i
q
以及q轴参考电流i
qref
、d轴参考电流i
dref
输入至扰动补偿模块中得到d、q轴电压扰动量Δu
d
、Δu
q
；步骤4：建立滑模
‑
龙伯格观测模块：将步骤2中得到的d轴电流i
d
、q轴电流i
q
、d轴电压u
d
与q轴电压u
q
输入至滑模
‑
龙伯格观测模块，得到d轴电流观测值f
d
、q轴电流观测值f
q
、永磁磁链算式步骤5：建立无差拍电流预测模块：将所得d轴电流观测值f
d
、q轴电流观测值f
q
、永磁磁链算式d轴电压扰动量Δu
d
、q轴电压扰动Δu
q
以及q轴参考电流i
qref
、d轴参考电流i
dref

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝华，夏琦玮，廖忠，陈磊，吕明阳，李小花，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
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