[发明专利]一种基于抗饱和PI控制器和占空比调制的直线永磁电机直接推力控制方法

摘要

本发明公开了一种基于抗饱和PI控制器和占空比调制的直线永磁电机直接推力控制方法，包括如下步骤：通过抗饱和PI控制器输出给定推力；利用“电压法”估算定子磁链；通过估算的磁链和推力与给定值的差值来计算占空比和选择有效电压矢量；由PWM调制输出开关频率固定的控制信号给逆变器，实现更稳定、更准确地电机控制；相比与传统DTFC，可在保持其结构简单和动态性能不变的基础上，有效抑制积分饱和现象，减小系统的超调量，并能有效减小推力脉动，提高系统的稳定性和鲁棒性。

主权项

1.一种基于抗饱和PI控制器和占空比调制的直线永磁电机直接推力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，三相定子电流i_a、i_b、i_c由电流霍尔传感器采集后，经克拉克3r/2s坐标变换后得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β；由电压采集单元得到的母线电压U_dc和逆变器的开关状态S_a、S_b、S_c，分别计算得到三相定子相电压U_a、U_b、U_c并经克拉克3r/2s变换后得到两相静止坐标下的u_α和u_β；第二步，利用磁栅尺获得三相直线游永磁电机位移S，并由此计算出电机的实际速度v，与给定速度v^*作差经过抗饱和PI控制器得到给定参考推力Fe^*；第三步，通过第一步得到的i_α、i_β以及u_α和u_β，利用“电压法”进行磁链估算；在两相静止坐标系下，利用Ψ_α、Ψ_β以及i_α和i_β计算出本次实时估测的电磁推力Fe，具体表达式为：式中，P_n为电机极对数，τ为电机的极距；第四步，利用估算的磁链和推力与给定值的差值来计算占空比d，再通过磁链分量Ψ_α、Ψ_β进行三角反正切计算得到定子磁链位置角θ_s；磁链和推力的差值和定子磁链位置角θ_s再通过滞环调节器输出选择信号并通过电压矢量开关表选择有效电压矢量u_s；第五步，将第四步得到的占空比d和有效电压矢量u_s输出PWM调制模块处理，发出开关频率固定的PWM波给逆变器，对电机的推力和磁链实现更稳定、更准确地控制；所述第二步的抗饱和PI控制器通过反馈系数μ实现积分项的自适应调整，其自适应变化律如下：式中，α为积分反馈时间常数，满足α>>B/M；e_p＝(u_pn‑u_ps)；M为电机初级质量，B为粘滞摩擦系数。