[发明专利]一种永磁同步电动机转速控制系统及方法

权利要求书

1.一种永磁同步电动机转速控制系统，其特征在于，包括：电流传感器模块、Clark坐标变换模块、Park坐标变换模块、转速/位置检测模块、反步控制器、非线性扰动观测器、Park坐标反变换模块、电压空间矢量PWM模块和逆变器；

所述电流传感器模块与永磁同步电机连接，所述电流传感器模块、Clark坐标变换模块、Park坐标变换模块依次连接，所述Park坐标变换模块与非线性扰动观测器和反步控制器分别连接，所述非线性扰动观测器与反步控制器连接，所述反步控制器、Park坐标反变换模块、电压空间矢量PWM模块和逆变器依次连接，所述逆变器连接永磁同步电机；

所述转速/位置检测模块与非线性扰动观测器、反步控制器、Park坐标变换模块、Park坐标反变换模块分别连接；

通过Park坐标变换得到电机在两相同步旋转坐标系下的电流i_d和i_q；

根据永磁同步电机的转速ω及在两相同步旋转坐标系下的电流i_d、i_q，通过非线性扰动观测，得到系统所有扰动的估计值根据永磁同步电机的转速ω，给定的电机参考转速ω^*，在两相同步旋转坐标系下的电流i_d、i_q，d轴参考电流以及系统所有扰动的估计值进行永磁同步电机反步控制。

2.一种永磁同步电动机转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测量永磁同步电机的转速ω和位置θ信息；对永磁同步电机两相输出电流进行采样，通过信号转换得到实际的两相输出电流i_a和i_b；

步骤二：计算第三相输出电流i_c，通过Clark坐标变换得到永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流i_α和i_β；通过Park坐标变换得到电机在两相同步旋转坐标系下的电流i_d和i_q；

步骤三：根据永磁同步电机的转速ω及在两相同步旋转坐标系下的电流i_d、i_q，通过非线性扰动观测，得到系统所有扰动的估计值

步骤四：根据永磁同步电机的转速ω，给定的电机参考转速ω^*，在两相同步旋转坐标系下的电流i_d、i_q，d轴参考电流以及系统所有扰动的估计值进行永磁同步电机反步控制，得到在两相同步旋转坐标系下的输入电压值u_d、u_q；

步骤五：根据在两相同步旋转坐标系下的输入电压值u_d、u_q以及永磁同步电机的位置θ，通过Park坐标反变换得到在两相静止坐标系下的电压值u_α和u_β；

步骤六：根据在两相静止坐标系下的电压值u_α和u_β，利用电压空间矢量PWM控制技术，得到用于控制三相逆变器的PWM控制信号，进而将从逆变器得到的输出电压作用于永磁同步电机，实现电机的转速跟踪控制。

3.如权利要求2所述的一种永磁同步电动机转速控制方法，其特征在于，所述步骤三中，通过非线性扰动观测，得到系统所有扰动的估计值的方法具体为：

设计非线性扰动观测器

其中，

i_d，i_q分别为两相同步旋转坐标系下的永磁同步电机定子电流，u_d，u_q分别为两相同步旋转坐标系下的永磁同步电机定子电压，L_d和L_q分别为两相同步旋转坐标系下的定子电感，R_s为定子电阻，n_p为极对数，ω为转子机械角速度，J_m为转动惯量，B为摩擦系数，Φ为永磁体产生的磁链；

为估计的扰动量，z_d为观测器内部状态变量，λ(x)为观测器设计的非线性函数，l(x)为观测器增益，并取