一种基于离散超螺旋滑模算法的永磁同步电机控制系统

技术特征：

1.一种基于离散超螺旋滑模算法的永磁同步电机控制系统，其特征在于，包括无速度传感器、速度控制器；

所述无速度传感器用于估计永磁同步电机的转子机械角速度，得到转子机械角速度估计值

所述速度控制器根据永磁同步电机的转子机械角速度估计值与转子机械角速度期望值之差e^*(tk)，产生定子电流的控制值iq(tk)，从而控制永磁同步电机的转子机械角速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于离散超螺旋滑模算法的永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述无速度传感器是基于永磁同步电机的模型，以及根据离散的超螺旋滑模算法，设计得到离散的超螺旋滑模无速度传感器；所述无速度传感器的模型具体如下所示：

其中，tk表示第k个时刻，tk+1表示第k+1个时刻；k1、k2均表示增益，k1＞0，k2＞0；t表示采样周期，即第k个时刻与第k+1个时刻之间的时间差；

vα(tk)、vβ(tk)分别为第k个时刻下αβ坐标系中的α轴、β轴的定子电压；

iα(tk)、iβ(tk)分别为第k个时刻下αβ坐标系中的α轴、β轴的定子电流；

分别为第k个时刻下αβ坐标系中的α轴、β轴的定子电流估计值；

分别为第k+1个时刻下αβ坐标系中的α轴、β轴的定子电流估计值；

分别为第k个时刻下αβ坐标系中的α轴、β轴的反电动势估计值；

分别为第k+1个时刻下αβ坐标系中的α轴、β轴的反电动势估计值；

sig^m(·)函数具体为：sig^m(x)＝|x|^msign(x)；0＜m≤1，x∈r；

sign(·)为函数符号，具体为：r为实数集；

根据永磁同步电机的反电动势方程，即可知：

第k个时刻下转子电角位置估计值为：

第k个时刻下转子电角速度估计值为：

由可知，第k个时刻下转子机械角速度估计值为：

其中，为转子磁链；np为极对数。

3.根据权利要求2所述的一种基于离散超螺旋滑模算法的永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述速度控制器是基于离散的超螺旋滑模无速度传感器，设计得到的离散的有限时间速度控制器；所述速度控制器的模型具体如下所示：

其中，k3、k4均表示增益，k3＞0，k4＞0；iq(tk)为第k个时刻下的dq坐标系中q轴的定子电流；e^*(tk)为第k个时刻下的永磁同步电机的转子机械角速度估计值与转子机械角速度期望值之差，即第k个时刻下的转子机械角速度误差；为第k个时刻下的干扰项估计值；为第k个时刻下的干扰项估计值；为第k+1个时刻下的干扰项估计值。

技术总结
本发明公开了一种基于离散超螺旋滑模算法的永磁同步电机控制系统，包括无速度传感器、速度控制器；无速度传感器用于估计永磁同步电机的转子机械角速度和转子电角位置；速度控制器根据永磁同步电机的转子机械角速度估计值与转子机械角速度期望值之差e*(tk)，产生定子电流的控制值iq(tk)，从而控制永磁同步电机的转子机械角速度。本发明的离散的超螺旋滑模无速度传感器大大地提高了永磁同步电机的位置观测精度与速度观测精度，本发明的离散的有限时间速度控制器具有收敛速度快，抗干扰能力强的特点，本发明的永磁同步电机控制系统保证了闭环系统状态能精确、快速地收敛到平衡点，具备更好的动态性能和稳态性能。

技术研发人员：都海波;张伟键;陈维乐;王利楠;俞波;从永正;刘雁生;孙训红
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2021.04.02
技术公布日：2021.07.20