[发明专利]一种永磁同步电机电流干扰抑制的自抗扰控制方法及装置

说明书

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机电流干扰抑制的自抗扰控制方法及装置。该方法及装置包括步骤1：基于永磁同步电机在d、q坐标系下的数学模型，对电流的集总扰动进行建模，得到d、q轴电流的微分方程，并建立d、q轴电流的扩张系统方程；步骤2：构建基于准广义积分器的级联扩张状态观测器，获得观测器输出的d、q轴电流第一级联层和第二级联层扰动分量，将两级扰动分量相加作为集总扰动；步骤3：基于反馈控制建立自抗扰控制律，将步骤2得到的集总扰动通过控制律进行补偿，得到电流干扰抑制后的参考电压。该方法及装置对电流谐波扰动具有很好的抑制效果，能够有效抑制电流谐波干扰。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及一种永磁同步电机电流干扰抑制的自抗扰控制方法及装置。

背景技术

随着工业系统对高性能的伺服需要，永磁同步电机凭借其过载能力强、转速转矩范围大、动态响应快、运行效率高等优势而被广泛应用，比如多电飞机、电动汽车和工业机器人等高精度控制领域。然而由于齿槽效应、磁路饱和等引起气隙磁密畸变造成的电机反电动势，以及逆变器死区时间和管压降引起的非线性因素，这些都会引起永磁同步电机的谐波电流，成为电流干扰的主要来源，严重影响着电机的平稳稳定运行和高精度控制性能。永磁同步电机电流谐波以6、12、18次谐波为主，随着谐波阶数的增加，高次谐波幅值衰减，因此往往只考虑低次谐波。

目前，许多学者提出采用各种先进控制策略对谐波进行抑制，比如重复控制，迭代学习控制等，其中自抗扰控制的方法受到广泛关注。然而，作为自抗扰重要组成部分的扩张状态观测器受限于带宽限制，观测器带宽不能无限大，并且随着电机转速的提升，谐波频率上升，超过观测器带宽，使得谐波扰动观测性能明显变差，因此传统自抗扰控制的方法不能很好的观测谐波正弦扰动。因此，有必要设计一种电流干扰抑制方法，从而提高电机电流的控制精度。

发明内容

本发明实施例提供了一种永磁同步电机电流干扰抑制的自抗扰控制方法及装置，以至少解决传统自抗扰控制方法对谐波抑制能力不足的的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供了一种永磁同步电机电流干扰抑制的自抗扰控制方法，包括以下步骤：

步骤1：基于永磁同步电机在d、q坐标系下的数学模型，对电流的集总扰动进行建模，得到d、q轴电流的微分方程，并建立d、q轴电流的扩张系统方程；

步骤2：构建基于准广义积分器的级联扩张状态观测器，获得观测器输出的d、q轴电流第一级联层和第二级联层扰动分量，将两级扰动分量相加作为集总扰动；

步骤3：基于反馈控制建立自抗扰控制律，将步骤2得到的集总扰动通过控制律进行补偿，得到电流干扰抑制后的参考电压。

进一步地，步骤1包括：

在忽略电机铁芯饱和、涡流和磁滞损耗的条件下，其定子电压方程表示如下：

式中，ψ_d＝ψ_f+L_di_dc和ψ_q＝L_qi_qc分别代表定子磁链的d轴和q轴分量；i_dc、i_qc和u_dv、u_qv分别代表d轴和q轴的定子电流和电压；L_d和L_q分别代表定子绕组的d轴和q轴电感，R₁代表定子一相电阻，n_p为电机极对数，ω_m是电机的机械角速度，ψ_f是永磁体磁链；对于表贴式永磁同步电机，交直轴磁路基本对称，因此L_d＝L_q＝L_s；

根据(1)，得到d、q轴电流的微分方程为：