[发明专利]一种永磁电机弱磁控制策略

说明书

本发明公开了一种永磁电机弱磁控制策略，属于多电飞机用永磁电机控制领域；采用弱磁控制方式，将弱磁区域分成四部分，基于前馈控制的方法计算出不同区域所需的弱磁电流并进行给定，控制系统中电流环采用PI控制器，转速环使用改进型自抗扰控制器；使用转矩补偿的方法对自抗扰控制器进行改进，通过检测d‑q轴电流分量和电机转速搭建负载转矩观测器对负载转矩进行辨识，并依据前馈补偿的原理对控制器输出进行转矩补偿；本发明解决了传统多电飞机用永磁电机控制系统模型依赖度高、转速不稳，调试复杂的弊端，并对于扰动具有良好的抑制作用，大大提升了系统的鲁棒性与抗干扰能力。

技术领域

本公开属于永磁电机弱磁控制领域，具体涉及一种永磁电机弱磁控制策略。

背景技术

传统飞机的供能系统中存在多种能源共存，导致飞机和发动机存在结构复杂、可靠性差，碳排放量更大，以及能源效率低等问题，且功率系统质量较大，限制了飞机的有效载荷；在这种情况下，效率更高，更轻便简单的多电、全电飞机逐步得到人们的重视，这也对多电飞机用电机的性能提出了更高的要求。

多电飞机用电机对驱动系统提出了更高要求：既需要对运动目标的快速响应能力，又需要平滑、稳定的跟踪能力，因此多电飞机用电机控制要有针对性的对策；传统的控制策略，如比例积分(PI)控制对系统的依赖性高，当存在参数的变化和外界扰动时，其控制效果并不理想；而多电飞机用永磁同步电机控制系统除了来自电机自身因素的干扰，还存在摩擦力矩，以及空中环境的风阻力矩等其它干扰力矩的影响；随着多电飞机的不断发展，对其多电飞机电机控制运行中的抗扰性、可靠性和控制的精确性提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种永磁电机弱磁控制策略，解决了现有技术中解决传统控制策略系统模型依赖度高、响应与跟踪效果冲突，和抗扰性能差的问题。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

一种永磁电机弱磁控制策略包括：

步骤1：建立起速度环自抗扰控制器模型；

步骤2：建立起速度环改进型自抗扰控制器模型；

步骤3：建立基于前馈法的电机弱磁控制模型；

步骤4：控制逆变器进行输出。

进一步地，在所述步骤1中，根据采集到的转速实际值与设定转速值输入自抗扰控制器，得到转矩初始给定值；

进一步地，将误差值输入自抗扰控制器后，使用跟踪微分器模型计算输入的微分值；使用扩张状态观测器观测系统输出，输出的各阶导数，以及系统的误差扰动；使用根据跟踪微分器与扩张状态观测器的输出能够获取控制对象的状态误差。此时非线性状态误差反馈使用非线性函数对状态误差进行控制，输出转矩初始给定值。

进一步地，在所述步骤2中，建立负载转矩观测器进行转矩辨识，在电机输出侧采集d-q轴电流以及转速，依据公式计算负载转矩观测值，通过前馈控制的原理计算转矩补偿表达式，将所得的转矩补偿补偿至自抗扰控制器输出侧，得到转矩参考值。

进一步地，在所述步骤3中，结合电机的电流和电压受限范围和转速所处区间，将弱磁区域共分为四个部分，并给出相应的d-q轴弱磁电流计算公式，根据所处不同速度区域以及自抗扰控制器输出的转矩参考值，计算得到d-q轴电流给定参考值。

进一步地，所述弱磁区域分为：最大转矩电流比区域、最大电流区域、弱磁区域以及最大转矩电压比区域。

进一步地，在所述步骤4中，将d-q轴电流参考值与采集得到的d-q轴电流实际值进行做差，差值输入电流PI控制器进行调节，将控制器输出并解耦得到d-q轴电压给定参考值，再依据电压参考值进行坐标变化与空间矢量脉宽调制(SVPWM)计算，控制逆变器进行输出。