[发明专利]一种无刷直流电机及其控制方法、装置和可读存储介质

权利要求书

1.一种无刷直流电机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取三相静止坐标系下的定子电流和线电压；

根据所述定子电流和所述线电压，构建无刷直流电机状态方程；

设计变增益滑模控制率，根据所述无刷直流电机状态方程和所述变增益滑模控制率，构建估算电流动态方程；

依据滑模面理论，结合低通滤波器，根据所述估算电流动态方程，确定观测反电势；

根据所述观测反电势，确定所述无刷直流电机的转子速度估算值和位置估算值；

其中，在构建所述估算电流动态方程之后，根据滑模变结构控制理论和所述估算电流动态方程，确定滑模观测器的稳定条件；

根据所述稳定条件确定所述变增益滑模控制率。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述定子电流和所述线电压，构建无刷直流电机状态方程，包括：

构建所述无刷直流电机在三相静止坐标系下的线电压方程：

构建反电动势方程：

根据所述线电压方程和所述反电动势方程，构建所述无刷直流电机状态方程：

式中，

其中，i_ab和i_bc为三相静止坐标系下的定子电流之差；u_ab和u_bc为所述线电压；e_ab和e_bc为三相静止坐标系下的线反电势；R为定子电阻；L为定子电感；e_v为定子绕组中导通相的相反电动势；e_δ为导体在电磁场中产生的感应电动势；N为匝数；B_δ为气隙磁场的感应强度；L_d为导体有效长度；p为电机极对数；τ为磁极间距；ω为电机机械转速；K_e为反电动势系数；为估算电流值。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述设计变增益滑模控制率，根据所述无刷直流电机状态方程和所述变增益滑模控制率，构建估算电流动态方程，包括：

构建所述估算电流动态方程：

其中，为观测电流；K′为所述变增益滑模控制率；Z_s为开关函数。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述依据滑模面理论，结合低通滤波器，根据所述估算电流动态方程，确定观测反电势，包括：

滑模面满足所述估算电流动态方程可简化为：

经过低通滤波处理之后，确定所述观测反电势：

其中，为理论滑模切换面；s为实际滑模切换面；为所述观测反电势；ω_c为低通滤波的截止频率。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述观测反电势，确定所述无刷直流电机的转子速度估算值和位置估算值，包括：

其中，为所述转子速度估算值；为估算转子电角度，即所述位置估算值；K_p为PI控制器的比例系数；K_i为PI控制器的积分系数。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述在构建所述估算电流动态方程之后，根据滑模变结构控制理论和所述估算电流动态方程，确定滑模观测器的稳定条件，包括：

根据所述滑模变结构控制理论：

根据所述估算电流动态方程：

所述稳定条件为：

其中，V_i为稳定性判断符号。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述稳定条件确定所述变增益滑模控制率，包括：

根据所述稳定条件可推得：

K′(|e|/L)＝2K_eω/L

K′＝4K_eω_ref/L

其中，ω_ref为给定速度。