[发明专利]一种永磁同步电机积分滑模控制系统

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机积分滑模控制系统，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，依据转子角速度和电流对负载转矩进行观测，得到负载转矩观测值并送至滑模速度控制器，能够在负载转矩观测值还没有发生较大变化，但因转子角速度给定值改变或/和转子角速度实际值改变使负载转矩给定值中的给定分项部分改变，或者是因系统模型参数发生变化使负载转矩给定值中的给定分项部分发生改变，将引起负载转矩观测值有较大波动时，提前调整反馈增益，当负载转矩观测值真正产生观测误差时，加快观测器的响应速度，快速降低负载转矩观测值的观测误差，并进一步改善电机速度控制的快速性与精确性。

本发明专利申请为分案申请，原案申请号为202010918598.8，申请日为2020年09月04日，发明名称为矿用牵引永磁同步电机驱动控制方法。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，更具体地，尤其是涉及一种永磁同步电机积分滑模控制系统。

背景技术

永磁同步电机具有效率高、扭矩大、转速性能好等优点，被广泛应用在制造、电动汽车、工业生产等领域中。矿用牵引电机应用场合工作环境复杂多变，负载转矩变化大，调速范围广，且要求能够大力矩启动，基于PI控制器的永磁同步电机矢量控制方法的鲁棒性不如滑模控制方法，但滑模控制方法在发生负载扰动或内部参数摄动时，会使电机速度产生明显的抖振。

发明内容

本发明的目的是针对负载转矩变化大和调速范围广的情况，提供一种提高负载转矩观测响应速度并减少转矩观测波动性的永磁同步电机积分滑模控制系统，包括，滑模速度控制器、负载转矩观测器、q轴电流控制器、d轴电流控制器、Clarke变换模块、位置与速度检测模块、Park变换模块、Park逆变换模块、SVPWM模块和三相逆变器。

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，其中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、系数μ₂、系数μ₃、系数μ₄为速度滑模控制的指数趋近率系数，且μ₁＞0，μ₂＞0，μ₄＞0，0＜μ₃＜1。

负载转矩观测器为

其中，k_W是负载转矩观测器的比例增益且要求k_w＜0；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。

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g进行调整的方法是：

步骤(一)、计算

步骤㈡、判断是否大于ε₂；当大于ε₂时，取反馈增益g等于g_min并进入步骤㈤；当ΔT小于等于ε₂时，进入步骤㈢；