[发明专利]永磁同步电机的控制方法、装置、永磁同步电机和空调

说明书

提供了一种永磁同步电机的控制方法、控制装置、永磁同步电机和空调，其中该方法包括：S1：将采集的三相交流电信号经过Clark变化和Park变换得到旋转坐标系的d轴和q轴电流信号，并获取给定的电机转速与观测到的电机转速的偏差；S2：将所述偏差进行指数系数趋近律控制，获取给定的q轴电流；S3：将所述给定的q轴电流作为对所述永磁同步电机进行滑膜控制的输入以调整所述电机转速。通过指数系数趋近律与滑模结合的调速控制方法，使永磁同步电机有效地减少了系统响应时间和加快趋近速度，并且能够有效地提高了系统的响应速度和精确度，削弱了系统抖振，对不确定扰动具有较强的鲁棒性，大大改善了调速系统的性能。

技术领域

本发明涉及自动控制领域，更具体地涉及一种永磁同步电机的控制方法、装置、永磁同步电机和空调。

背景技术

永磁同步电机具有结构相对简单，功率高，工作效率高，质量较轻等优点，这使得永磁同步电机较各大主要电机的性能相比较具有较高的性能优势，且在诸多领域有着广泛应用。但永磁同步电机电机作为一个非线性、强耦合的复杂系统，不仅其电机参数会时时变化且外界环境会时刻对电机运行造成扰动，使得PID控制的效果就会受到影响，控制的效果也会变差，不能满足市场对电机应用于高精度场合的要求。

因而，现有技术需要设计一种稳定性高、鲁棒性能好的滑模控制方法，来满足永磁同步电机的高质量性能要求。

上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了一种永磁同步电机的控制方法、装置、永磁同步电机和空调。永磁同步电机是具有强耦合和非线性的复杂系统，而传统PID控制所不足或者不能满足性能的地方是对非线性、扰动大的系统是无法或者很难得到好的控制效果的，即鲁棒性差，当电机运行时所处环境变化，PID控制调速效果就会变差，影响电机性能。本发明的方案能够解决现有的永磁同步电机存在的上述问题。

本发明的第一方面提供了一种永磁同步电机的控制方法，包括：S1：将采集三相交流电信号经过Clark变化和Park变换得到旋转坐标系的两相电流信号，并获取给定的电机转速与观测到的电机转速的偏差；S2：将所述偏差进行指数系数趋近律控制，获取给定的q轴电流；S3：将所述给定的q轴电流作为滑膜控制的输入，通过滑膜控制来对所述永磁同步电机进行控制。

根据本发明的一个实施例，其中，在所述步骤S2中，所述指数系数趋近律控制为：s′＝-εsgn(s)-ks，根据所述指数系数趋近律设置滑膜控制的滑膜面为：s＝e＝ω^*-ω，其中，k、ε为指数系数趋近律的参数,并且ε0,k0，-ks是指数趋近项，-εsgn(s)为等速趋近项，s为滑模面，s′为s的导数，e为欧拉数，ω^*-ω为给定的电机转速ω^*与观测到的电机转速ω的偏差。

其中通过对参数k和ε的调整，改变所述指数系数趋近律的趋近速度，实现对所述永磁同步电机的转速调整，并且通过增大k并减小ε以使得快速调整转速并减小抖振。

根据本发明的一个实施例，其中，在所述步骤S2中，获取给定的q轴电流为：其中T_L为负载转矩，p是极对数，B为电机的摩擦系数，J为电机的转动惯量，ψ_f为永磁体磁链。

根据本发明的一个实施例，其中，通过对指数系数趋近律的参数k和ε的调整，改变所述指数系数趋近律的趋近速度，实现对所述永磁同步电机的转速调整，并且通过增大k并减小ε以使得快速调整转速并减小抖振。

根据本发明的一个实施例，其中，所述步骤S3包括：将作为q轴电流环PI控制器的输入量；以d轴电流给定值及电流i_d的差值作为d轴电流环PI控制的输入量，输出得到d轴电压，其中之后通过电压空间矢量脉宽调制得到三相逆变器的开关信号，通过所述三相逆变器的输出来控制所述永磁同步电机的转速。