[发明专利]一种使用滤波器观测扰动的自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种抑制低频电流谐波的改进自抗扰电机控制方法，其特征在于：所述方法的电机控制系统包括：d轴电流控制器LPF-ADRCd(1)、q轴电流控制器LPF-ADRCq(2)、Park逆变换单元(3)、SVPWM单元(4)、电压源逆变桥(5)、三相永磁同步电机(6)、Clark变换单元(7)、Park变换单元(8)、转速环PI控制器(9)；

其中：d轴电流控制器LPF-ADRCd(1)的输出电压u_d和q轴电流控制器LPF-ADRCq(2)的输出电压u_q送到Park逆变换单元(3)；PWM单元(4)的输入为Park逆变换单元(3)的输出u_α、u_β，其输出信号六路PWM波作为电压源逆变桥(5)的输入；电压源逆变桥(5)输出三相电流控制三相电机(6)；Clark变换单元(7)的输入为三相电机(6)的相电流i_a、i_b、i_c，输出i_α、i_β作为Park变换单元(8)的输入；Park变换单元(8)的输出电流i_d、i_q，分别作为LPF-ADRCd(1)和LPF-ADRCq(2)的反馈输入信号；i_d^*、i_q^*分别为d、q轴电流给定值，在表贴式永磁同步电机磁场导向矢量控制中，i_d^*＝0、i_q^*的大小为转速环PI控制器输出，分别作为LPF-ADRCd(1)和LPF-ADRCq(2)的给定输入信号；转速环PI控制器(9)的输入为转速给定n^*，n^*的值取决于电机运行工况；传感器检测到的三相电机(6)的实际转速作为PI控制器(9)的反馈信号，输出的q轴给定电流i_q^*作为LPF-ADRCq(2)的输入；LPF-ADRCd(1)和LPF-ADRCq(2)的内部结构相同；

基于滤波器的自抗扰控制器LPF-ADRCq(2)包含：LPF-ESO(2-1)、b₀(2-2)、1/b₀(2-3)、K_p(2-4)；

所述b₀(2-2)是补偿因子，其值为电机定子电感值的倒数1/L_s；

所述1/b₀(2-3)是补偿因子倒数，其值为电机定子电感值L_s；

所述K_p(2-4)为LPF-ADRCq(2)控制器增益，其输入为q轴电流给定与观测器输出的q轴电流估计值之差；

基于低通滤波器的扩张状态观测器LPF-ESO(2-1)包含：低通滤波器LPF(2-1-1)、积分环节1/s(2-1-2)、电流估计环增益β₁(2-1-3)、扰动估计环增益β₂(2-1-4)，传递函数中的s为微分算子；

所述LPF-ESO(2-1)为基于滤波器的扩张状态观测器，内有两条支路：一条为i_q估计回路，输出为x₁；一条为扰动估计回路，输出为x₂；两条支路的输入均为(i_q-x₁)；

所述i_q估计回路中，积分环节1/s的输入为(i_q-x₁)β₁、u_q/L_s和x₂三者之和，其输出为x₁，该支路满足如下关系：x₁、x₂分别是i_q和扰动的观测值；

所述扰动估计回路中，低通滤波器环节(2-1-1)的输入为(i_q-x₁)β₂，其输出为x₂，该支路满足如下关系：x₂＝β₂G_F(s)(i_q-x₁)；

所述G_F(s)(2-1-1)为低通滤波器环节，其传递函数为K_r为滤波器系数，T_f为滤波器的时间常数，T_f＝1/ω_c，ω_c为截止频率；

所述积分环节1/s(2-1-2)为积分作用，其输入为电流估计值的导数，其输出值为电流估计值；

所述电流估计环增益β₁(2-1-3)的值为λω₀，λ为电流估计环系数；ω₀为扩张状态观测器LPF-ESO(2-1)的带宽；此环节输入为(i_q-x₁)，输出为(i_q-x₁)β₁；

所述扰动估计环增益β₂(2-1-4)的值为ω₀²；取λ＝2，ω₀＝4000；此环节输入为(i_q-x₁)，输出为(i_q-x₁)β₂。

2.如权利要求1所述的一种抑制低频电流谐波的改进自抗扰电机控制方法，其特征在于：低通滤波器G_F(s)(2-1-1)中的截止频率取值需大于要抑制的低频电流谐波的频率。