[发明专利]一种永磁同步电机负载扰动的观测方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机负载扰动的观测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立永磁同步电机在采用i_d等于0的控制策略时，电机负载扰动到转速变量之间的输入输出数学模型；

步骤2：基于步骤1中的输入输出模型，构造该输入输出模型的辅助系统，并确定该辅助系统的输入和输出；

步骤3：基于步骤2中的辅助系统和步骤1中的输入输出模型确定扰动观测值；

步骤4：由电机具体参数确立相应的负载扰动观测器的数学表达式，并结合状态反馈形成控制闭环；

所述步骤1的实现包括：

步骤1.1：建立永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型为：

其中，U_q为电机在q轴上的电压分量，U_d为电机在d轴上电压分量，i_q为电机定子电流在q轴上的电流分量，i_d为电机定子电流在d轴上的电流分量，R为定子电阻，T_L为负载转矩，J为转动惯量，ω_r为电机机械角速度，B为摩擦系数，L_s为电机定子电感，为电机的磁链，P_n为电机的极对数；

步骤1.2：对于永磁同步电机，采用i_d等于0的控制策略，将电机在d-q坐标系下的数学模型简化为:

所述步骤2的实现包括：

步骤2.1：由步骤1.2的公式求得电机定子电流在q轴上的电流分量i_q的表达式为：

其中K_t为电机转矩系数，

步骤2.2：由步骤2.1的式子求得电流i_q的导数为：

步骤2.3：将步骤2.1、步骤2.2的公式联合步骤1.2式子可以得到：

步骤2.4：由步骤2.3的公式变换得到：

步骤2.5：针对步骤2.4的公式，令得到：

步骤2.6：为了估算负载转矩T_L，构建如下的负载转矩扰动观测：

步骤2.7：令h＝K(ω_r-Z)，动态Z有如下约束方程：

即为建立的新型扰动观测器的辅助系统，该辅助系统的输出为Z，输入为h，K为新型扰动观测器的增益，K_t为电机的转矩系数，Z为新型扰动观测器观测到的转速；

所述步骤3中所述负载转矩扰动的观测值表达式为：

所述步骤4的具体实现包括：

根据所述负载转矩扰动的观测值表达式求得后，结合状态反馈量u₁，向电流环控制器反馈所对应的电机q轴的电流增量Δi_q，形成控制闭环的复合控制量u₁+Δi_q；

所述对应的电机q轴的电流增量Δi_q的表达式为：

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机负载扰动的观测方法，其特征在于，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电机。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机负载扰动的观测方法，其特征在于，所述步骤3中得到扰动观测值时还使用IIR数字滤波器进行处理。

4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机负载扰动的观测方法，其特征在于，所述K值范围在10-100之间。