一种永磁同步电机矢量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机矢量控制方法，应用于包含电流获取子系统、电流预测子系统、逆变控制子系统、第一电流环PI调节器、第二电流环PI调节器和自适应扰动观测器的永磁同步电机矢量控制系统中，其方法包括：通过电流获取子系统获取第一电流分量和第二电流分量；通过电流预测子系统生成第一电流分量预测值和第二电流分量预测值；通过自适应扰动观测器生成第一扰动结果和第二扰动结果；通过第一电流环PI调节器运算得到第一电压分量；通过第二电流环PI调节器运算得到第二电压分量；通过逆变控制子系统将第一电压分量和第二电压分量转换成三相电流信号。本发明专利技术通过引入自适应扰动观测器，提高永磁同步电机矢量控制系统的抗干扰能力。抗干扰能力。抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机矢量控制方法


[0001]本专利技术涉及电机
，具体是涉及一种永磁同步电机矢量控制方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有体积小、结构简单、效率高等诸多优点，在数控机床、医疗器械、航空航天等领域得到广泛应用。永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的复杂对象，但是目前利用常规PI控制方式所构建的电机控制系统无法适应于外界扰动因素影响，无法满足高性能控制的要求。其中，常规PI控制方式主要表现为：利用速度环PI调节器计算得到给定的q轴电流信号，再利用电流环PI调节器根据q轴电流信号以及给定数值为零的d轴电流信号进行计算得到给定电压分量，最后利用空间电压矢量脉宽调制技术将该给定电压分量转换为逆变器的开关控制信号。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种永磁同步电机矢量控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0004]本专利技术实施例提供一种永磁同步电机矢量控制方法，应用于永磁同步电机矢量控制系统中，所述系统包括电流获取子系统、电流预测子系统、逆变控制子系统、第一电流环PI调节器、第二电流环PI调节器和自适应扰动观测器；所述方法包括：
[0005]步骤100、通过所述电流获取子系统对永磁同步电机在dq坐标系下的第一电流分量和第二电流分量进行获取；
[0006]步骤200、通过所述电流预测子系统生成所述永磁同步电机在dq坐标系下的第一电流分量预测值和第二电流分量预测值；
[0007]步骤300、通过所述自适应扰动观测器生成所述第一电流分量所对应的第一扰动结果以及所述第二电流分量所对应的第二扰动结果；
[0008]步骤400、通过所述第一电流环PI调节器结合所述第一电流分量、所述第一电流分量预测值和所述第一扰动结果进行运算处理，得到所述永磁同步电机在dq坐标系下的第一电压分量；
[0009]步骤500、通过所述第二电流环PI调节器结合所述第二电流分量、所述第二电流分量预测值和所述第二扰动结果进行运算处理，得到所述永磁同步电机在dq坐标系下的第二电压分量；
[0010]步骤600、通过所述逆变控制子系统将所述第一电压分量和所述第二电压分量转换成所述永磁同步电机所需的三相电流信号。
[0011]进一步地，所述永磁同步电机的内部设置有位置传感器，所述位置传感器用于测量转子位置。
[0012]进一步地，所述电流获取子系统包括Clark变换模块和第一Park变换模块，所述步骤100的实现过程包括：
[0013]通过所述Clark变换模块将所述逆变控制子系统所提供的三相电流信号转换为在静止坐标系下的定子电流分量；
[0014]通过所述第一Park变换模块根据所述转子位置将所述定子电流分量转换为在dq坐标系下的第一电流分量和第二电流分量。
[0015]进一步地，所述电流预测子系统包括速度计算模块、MTPA控制模块和速度环PI调节器，所述步骤200的实现过程包括：
[0016]通过所述速度计算模块对所述转子位置进行计算，得到电机实际转速；
[0017]通过所述速度环PI调节器根据给定电机转速和所述电机实际转速之间的差值进行计算，生成给定电流值；
[0018]通过所述MTPA控制模块结合所述给定电流值进行计算，得到所述永磁同步电机在dq坐标系下的第一电流分量预测值和第二电流分量预测值。
[0019]进一步地，在所述步骤300中，所述自适应扰动观测器采用的计算公式为：
[0020][0021]其中，f
d
为第一扰动结果，f
q
为第二扰动结果，ΔR
s
为电机定子电阻的变化量，i
d
为第一电流分量，ΔL
s
为电机定子侧电感的变化量，t
r
为电机转子转过一圈所耗费的时间，v为电机转子的线速度，i
q
为第二电流分量，ε
d
为未建模动态在dq坐标系下的d轴所引起的不确定量，Δψ为电机内部永磁体的磁通变化量，ε
q
为未建模动态在dq坐标系下的q轴所引起的不确定量。
[0022]进一步地，在所述步骤400中，所述第一电流环PI调节器所对应的第一输入参数为：
[0023][0024]其中，Δi
d
为第一输入参数，为第一电流分量预测值，i
d
为第一电流分量，f
d
为第一扰动结果。
[0025]进一步地，在所述步骤500中，所述第二电流环PI调节器所对应的第二输入参数为：
[0026][0027]其中，Δi
q
为第二输入参数，为第二电流分量预测值，i
q
为第二电流分量，f
q
为第二扰动结果。
[0028]进一步地，所述逆变控制子系统包括第二Park变换模块、SVPWM模块和逆变器模块，所述步骤600的实现过程为：
[0029]通过所述第二Park变换模块根据所述转子位置将所述第一电压分量和所述第二电压分量转换为在静止坐标系下的定子电压分量；
[0030]通过所述SVPWM模块将所述定子电压分量转换为六路PWM信号；
[0031]通过所述逆变器模块根据所述六路PWM信号生成所述永磁同步电机所需的三相电流信号。
[0032]本专利技术至少具有以下有益效果：通过引入自适应扰动观测器根据永磁同步电机在dq坐标系下的电流分量生成相关联的扰动信号，并在第一电流环PI调节器和第二电流环PI调节器的运行过程中加入该扰动信号，可以提高整个永磁同步电机矢量控制系统的抗干扰能力，达到高性能控制永磁同步电机的目的。
附图说明
[0033]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0034]图1是本专利技术实施例中的永磁同步电机矢量控制系统的结构组成示意图；
[0035]图2是本专利技术实施例中的永磁同步电机矢量控制系统的具体结构示意图；
[0036]图3是本专利技术实施例中的一种永磁同步电机矢量控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0037]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0038]需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0039]请参考图1，图1是本专利技术实施例提供的一种永磁同步电机矢量控制系统，所述系统包括电流获取子系统、电流预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机矢量控制方法，其特征在于，应用于永磁同步电机矢量控制系统中，所述系统包括电流获取子系统、电流预测子系统、逆变控制子系统、第一电流环PI调节器、第二电流环PI调节器和自适应扰动观测器；所述方法包括：步骤100、通过所述电流获取子系统对永磁同步电机在dq坐标系下的第一电流分量和第二电流分量进行获取；步骤200、通过所述电流预测子系统生成所述永磁同步电机在dq坐标系下的第一电流分量预测值和第二电流分量预测值；步骤300、通过所述自适应扰动观测器生成所述第一电流分量所对应的第一扰动结果以及所述第二电流分量所对应的第二扰动结果；步骤400、通过所述第一电流环PI调节器结合所述第一电流分量、所述第一电流分量预测值和所述第一扰动结果进行运算处理，得到所述永磁同步电机在dq坐标系下的第一电压分量；步骤500、通过所述第二电流环PI调节器结合所述第二电流分量、所述第二电流分量预测值和所述第二扰动结果进行运算处理，得到所述永磁同步电机在dq坐标系下的第二电压分量；步骤600、通过所述逆变控制子系统将所述第一电压分量和所述第二电压分量转换成所述永磁同步电机所需的三相电流信号。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机矢量控制方法，其特征在于，所述永磁同步电机的内部设置有位置传感器，所述位置传感器用于测量转子位置。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机矢量控制方法，其特征在于，所述电流获取子系统包括Clark变换模块和第一Park变换模块，所述步骤100的实现过程包括：通过所述Clark变换模块将所述逆变控制子系统所提供的三相电流信号转换为在静止坐标系下的定子电流分量；通过所述第一Park变换模块根据所述转子位置将所述定子电流分量转换为在dq坐标系下的第一电流分量和第二电流分量。4.根据权利要求2所述的永磁同步电机矢量控制方法，其特征在于，所述电流预测子系统包括速度计算模块、MTPA控制模块和速度环PI调节器，所述步骤200的实现过程包括：通过所述速度计算模块对所述转子位置进行计算，得到电机实际转速；通过所述速度环PI调节器根据给定电机转速和所述电机实际转速之间的差值进行计算，生成给定电流值；通过所述MTPA控制模块结合所述给定电流值进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，徐诚博，肖纯，刘孟杰，游思一郎，杨牧，高嘉伟，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：