一种永磁同步电机的控制方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种永磁同步电机的控制方法、系统及装置，其中，永磁同步电机的控制方法包括：获取永磁同步电机的实际转速和期望转速；基于实际转速和期望转速，得到实际转速和期望转速的转速误差；基于实际转速和转速误差调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流；通过期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量，从而实现对实际转速的调节。本发明专利技术方案中由于滑模控制器的增益为可调参数，使得滑模控制器具有更好的动态控制性能，提高了系统的抗干扰能力。提高了系统的抗干扰能力。提高了系统的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的控制方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及电力电子控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机的控制方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(Permanent magnetic synchronous machine，PMSM)是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机。永磁同步电机因其高效率、转矩波纹小、动态响应快等诸多优点，从民用控制领域到国防控制领域，都得到了广泛的应用。
[0003]目前，在采用传统滑模控制器来控制永磁同步电机的方式中，由于传统滑模控制器的自适应能力弱，系统的抗干扰能力不足，使得电机受干扰影响较大，工作不稳定。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种永磁同步电机的控制方法、系统及装置，以解决现有滑模控制器控制永磁同步电机抗干扰能力不足的技术问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种永磁同步电机的控制方法，包括：
[0006]获取永磁同步电机的实际转速和期望转速。
[0007]基于实际转速和期望转速，得到实际转速和期望转速的转速误差。
[0008]基于实际转速和转速误差调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流。
[0009]通过所述期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量，从而实现对所述实际转速的调节。
[0010]本公开实施例，滑模控制器通过获取永磁同步电机反馈的实际转速信息，期望转速及实际转速与期望转速的误差值，来调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流，进而通过期望电流间接控制永磁同步电机的实际转速。由于滑模控制器的增益为可调参数，使得滑模控制器具有更好的动态控制性能，提高了系统的抗干扰能力。
[0011]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，永磁同步电机的控制方法还包括：
[0012]基于调节后的实际转速和期望转速，得到转速误差。
[0013]若转速误差不在预设范围之内，重复执行基于实际转速和转速误差调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流；通过期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量，从而实现对实际转速的调节的步骤，直到转速误差处于预设范围之内。
[0014]本公开实施例，滑模控制器通过获取永磁同步电机反馈的实际转速信息，期望转速及实际转速与期望转速的误差值，来调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流，进而通过期望电流间接控制永磁同步电机的实际转速。且上述过程循环执行，形成永磁同步电机实际转速到滑模控制器增益再到滑模控制器期望电流再到永磁同步电机实际转速的闭环控制。实现即使电机受到干扰，偏离预先设定工作状态时，经过有限时间系统也可恢复正常运行状态，使得永磁同步电机的实际转速始终在期望转速附近小范围波动或者
与期望转速相等，提高了系统的抗干扰能力和工作的稳定性。
[0015]结合第一方面，在第一方面的第二实施例中，滑模控制器的控制形式根据永磁同步电机数学模型与滑模面确定，滑模面是通过转速误差和超螺旋算法函数构建得到的。
[0016]本公开实施例，超螺旋算法是一种不需要滑模变量导数符号的算法，它能使系统运动轨迹在有限时间内围绕原点螺旋式地收敛到原点，也即永磁同步电机的实际转速始终在期望转速附近小范围波动或者与期望转速相等，有效的改善传统滑模控制器在控制永磁同步电机时，控制量在负值和正值之间突变式切换而产生的抖动问题。同时由于在滑模控制器的增益中引入可调参数，这一参数会随着电机工作状态的改变而改变，使得滑模控制器可以实现自适应，从而具有更好的动态控制性能，提高了系统的抗干扰能力。
[0017]结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，滑模面中包含第一可调参数和第二可调参数，第一可调参数和第二可调参数用于表征滑模控制器的增益。
[0018]本公开实施例，通过调节滑模控制器的可调参数，实现了滑模控制器参数的实时调节，由于滑模控制器的增益为可调参数，使得滑模控制器具有更好的动态控制性能，提高了系统的抗干扰能力。
[0019]结合第一方面的第三实施例，在第一方面的第四实施例中，第一可调参数和第二可调参数通过李亚普诺夫函数来确定。
[0020]本公开实施例，利用李亚诺夫稳定性定理推导的自适应律，符合自然规律并且具有科学性，实现了控制器参数的在线实时调节，使得控制器具有更好的动态控制性能，为提高系统的抗干扰能力提供了理论支持。
[0021]本专利技术第二方面提供了一种永磁同步电机的控制系统，包括：
[0022]位置速度传感器，用于获取永磁同步电机的实际转速。
[0023]滑模控制器，用于根据获取的永磁同步电机的期望转速与位置速度传感器上传的实际转速调节输出期望电流，通过期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量。
[0024]空间矢量脉宽调制器，用于通过输出电压矢量来调节永磁同步电机的实际转速。
[0025]本公开实施例，滑模控制器通过获取永磁同步电机反馈的实际转速信息，期望转速及实际转速与期望转速的误差值，来调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流，进而通过期望电流间接控制永磁同步电机的实际转速。且上述过程循环执行，形成永磁同步电机实际转速到滑模控制器增益再到滑模控制器期望电流再到永磁同步电机实际转速的闭环控制。实现即使电机受到干扰，偏离预先设定工作状态时，经过有限时间系统也可恢复正常运行状态。同时本实施例中的滑膜控制器基于超螺旋算法设计，使系统运动轨迹在有限时间内围绕原点螺旋式地收敛到原点，有效的改善传统滑模控制器在控制永磁同步电机时，控制量在负值和正值之间突变式切换而产生的抖动问题。同时由于在滑模控制器的增益中引入可调参数，可调参数会随着电机工作状态的改变而改变，使得滑模控制器可以实现自适应，从而具有更好的动态控制性能，提高了系统的抗干扰能力。
[0026]结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，还包括：
[0027]比例积分控制器，用于根据期望电流值与实际电流值构成控制偏差得到期望电压值，通过期望电压调节空间矢量脉宽调制器输出电压矢量来调节永磁同步电机的实际转速。
[0028]本公开实施例，比例积分控制器作为系统电流闭合控制环路的一环，实现根据电
流差异信号到电压信号的转换。
[0029]本专利技术第三方面提供了一种永磁同步电机的控制装置，包括：
[0030]获取模块，用于获取永磁同步电机的实际转速和期望转速。
[0031]第一运算模块，用于基于实际转速和期望转速，得到实际转速和期望转速的转速误差。
[0032]输出模块，用于基于实际转速和转速误差调整滑模控制器的增益，使得滑模控制器输出期望电流。
[0033]调节模块，用于通过期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量，从而实现对实际转速的调节。
[0034]本专利技术提供的永磁同步电机的控制装置中各部件所执行的功能均已在上述第一方面任一方法实施例中得以应用，因此这里不再赘述。
[0035]本专利技术第四方面提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，包括：获取永磁同步电机的实际转速和期望转速；基于所述实际转速和所述期望转速，得到所述实际转速和所述期望转速的转速误差；基于所述实际转速和所述转速误差调整滑模控制器的增益，使得所述滑模控制器输出期望电流；通过所述期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量，从而实现对所述实际转速的调节。2.根据权利要求1所述永磁同步电机的控制方法，其特征在于，还包括：基于调节后的实际转速和所述期望转速，得到转速误差；若所述转速误差不在预设范围之内，重复执行基于所述实际转速和所述转速误差调整滑模控制器的增益，使得所述滑模控制器输出期望电流；通过所述期望电流调节空间矢量脉宽调制器输出的电压矢量，从而实现对所述实际转速的调节的步骤，直到转速误差处于所述预设范围之内。3.根据权利要求1所述永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述滑模控制器的控制形式根据永磁同步电机数学模型与滑模面确定，所述滑模面是通过转速误差和超螺旋算法函数构建得到的。4.根据权利要求3所述永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述滑模面中包含第一可调参数和第二可调参数，所述第一可调参数和第二可调参数用于表征滑模控制器的增益。5.根据权利要求4所述永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述第一可调参数和第二可调参数通过李亚普诺夫函数来确定。6.一种永磁同步电机的控制系统，其特征在于，包括：永磁同步电机，滑模控制器，位置速度传感器，空间矢量脉宽调制器；所述位置速度传感器，用于获取所述永磁同步电机的实际转速；所述滑模控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一博，郭悦，赵瑞永，黄晓，
申请(专利权)人：北京灵思创奇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：