[发明专利]一种永磁同步电机滑模控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机滑模控制方法，永磁同步电机速度由滑模速度控制器控制，其特征在于，滑模速度控制器采用积分滑模控制方式；负载转矩观测器根据滑模速度控制器输出的负载转矩给定值的变化对反馈增益进行调整，依据转子角速度ω和电流i_q对负载转矩进行观测，得到负载转矩观测值负载转矩观测器输出的负载转矩观测值被送至滑模速度控制器；

定义滑模速度控制器的状态变量为

其中，ω是转子角速度，ω^*是给定转子角速度；滑模速度控制器的滑模面为s_y＝c_yy₁+y₂，c_y为滑模面参数，且c_y＞0；滑模速度控制器输出的负载转矩给定值和q轴转矩电流给定值为

其中，J是转动惯量，p是电机极对数，ψ_f是永磁体磁链，B是摩擦系数；系数μ₁和系数μ₂为速度滑模控制的指数趋近率系数，且μ₁＞0，μ₂＞0；

负载转矩观测器为

其中，是转子角速度估计值，g是负载转矩观测器的反馈增益且g＜0；

k_g是负载转矩观测器的滑模增益且按照

进行选择，其中α≥1，为负载转矩观测误差。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，负载转矩观测器根据滑模速度控制器输出的负载转矩给定值的变化对反馈增益进行调整的方法是：

步骤㈠、计算

步骤㈡、判断是否大于转矩变化比较阈值ε；当大于转矩变化比较阈值ε时，取反馈增益g等于g_min；当小于等于转矩变化比较阈值ε时，取反馈增益g等于g_max；

步骤㈢、负载转矩观测器对负载转矩进行观测，得到负载转矩观测值；滑模速度控制器进行控制运算得到

其中，ε＞0；g_max为反馈增益高值，g_min为反馈增益低值，且g_min＜g_max＜0。

3.如权利要求2所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，选取g_min、g_max、ε₁、ε₂值的方法是：

步骤1)，负载转矩观测器和滑模速度控制器均处于稳态且保持给定转子角速度不变和负载转矩不变；

步骤2)，令反馈增益g从一个较大值开始逐渐减小，当负载转矩观测的稳态误差达到负载转矩观测稳态误差限值时，确定此时的反馈增益g值为g_max；

步骤3)，保持给定转子角速度不变和负载转矩不变且令反馈增益g等于g_max，连续进行n次值的测量，并将n次测量中最大m个测量值的平均值作为转矩变化比较阈值ε；所述n≥20，5≤m≤0.5n；

步骤4)，微调改变反馈增益g，负载转矩观测器和滑模速度控制器均处于稳态时，保持给定转子角速度不变和令负载转矩突变，在保证负载转矩观测器输出观测值的转矩观测跟踪超调量处于转矩观测跟踪超调限值之内的前提下，测量负载转矩观测器的跟踪调节时间；

步骤5)，重复步骤4)，选择跟踪调节时间最短的反馈增益g值为g_min值。

4.如权利要求1所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，1≤α≤5。

5.如权利要求1所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，检测永磁同步电机的转子位置θ、和三相电流i_a、i_b和i_c；依据三相电流i_a、i_b和i_c对永磁同步电机进行Clark变换得到在α-β轴坐标系下的电流i_α、i_β，依据电流i_α、i_β和转子位置θ进行Park变换，得到在d-q轴坐标系下的电流i_d、i_q。