【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电机调速，更具体地，涉及一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法及系统。
技术介绍
1、传统的永磁同步电机控制系统需要通过机械传感器来获取转子位置及速度信息以实现高性能控制。但是机械传感器的安装会导致电机体积和转动惯量变大、系统成本增加、可靠性降低，且在一些特殊场合无法安装。因此，利用无传感器技术来获取转子位置及速度信息已经成为电机控制领域的热门研究方向。
2、无传感器控制技术能够在不使用机械传感器的情况下，通过采集电机的部分状态量(如电流、电压)，利用不同的估计方法来实时估计电机转子的位置和转速，实现闭环控制以提高控制精度和抗干扰能力。这种技术有利于改善永磁同步电机驱动系统的可靠性，降低系统成本及复杂度，对于将永磁同步电机扩展到高精度应用领域具有重要意义。
3、现有技术如专利号为“cn111726048a”的中国专利公开了一种基于滑模观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算方法包括：滑模观测器中的符号函数替代为基于边界层自调节反正弦函数，同时采用扩展卡尔曼滤波器提取扩展反电动势，去除现有滑模观测器中的低通滤波器，并将提取扩展反电动势反馈至电流状态观测器进行幅值补偿。估算方法通过软件锁相环估算转子位置角和速度
4、上述现有技术存在的问题是；
5、1.基于线性滑模面的控制系统实现简单，参数调节方便，但是系统状态误差无法在有限时间内收敛到零，控制精度不高。
6、2.利用比例-积分锁相环来获得转子位置信息存在精确度不够和动态响应慢的问题。
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法及系统。
2、本专利技术技术方案如下：
3、本专利技术提出一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，构建表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流状态方程；
5、步骤s2，根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器；
6、步骤s3，通过滑模观测器与非奇异快速终端滑模面设计积分型滑模控制率，并采用边界层可变的正弦饱和函数代替积分型滑模控制率的符号函数；
7、步骤s4，设计反电动势自适应率，将反电动势自适应率和积分型滑模控制率相结合，构成自适应非奇异快速终端滑模观测器；
8、步骤s5，将通过自适应非奇异快速终端滑模观测器观测到的永磁同步电机的反电动势作为比例-积分-微分锁相环的输入，利用比例-积分-微分锁相环观测永磁同步电机的转子位置和转速；
9、步骤s6，将比例-积分-微分锁相环观测到的永磁同步电机的转子位置和转速反馈到永磁同步电机控制系统的转速环，实现闭环控制。
10、作为优选实施方式，所述构建表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流状态方程，具体方程如下：
11、
12、式中，iα、iβ为定子电流的α、β轴分量；uα、uβ为定子电压的α、β轴分量；ls为定子电感；rs为定子绕组电阻；eα、eβ为扩展反电动势；
13、其中扩展反电动势eα、eβ表达式为：
14、
15、式中，ψf是磁链；ωe是转子电角速度；θe是转子位置电角度。
16、作为优选实施方式，所述根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器，滑模观测器表达式如下：
17、
18、式中，为定子观测电流；vα、vβ代表观测器控制率。
19、作为优选实施方式，所述通过滑模观测器与非奇异快速终端滑模面设计积分型滑模控制率，并采用边界层可变的正弦饱和函数代替积分型滑模控制率的符号函数，包含以下步骤：
20、由滑模观测器和电流状态方程得到电流的误差状态方程：
21、
22、式中，
23、令eiα、eiβ为电流误差，则电流的误差状态方程可改写为：
24、
25、定义滑模面函数为：
26、
27、其中g、h、p、q均为正奇数；1＜p/q＜2，g/h＞p/q；m、n为大于0的常数；
28、设计积分型滑模控制率为：
29、
30、其中，为eiα、eiβ的微分；k、ε为可变参数；sign为符号函数；设计的积分型滑模控制率vα、vβ将会使滑模面函数sα、sβ在有限时间收敛到零，进而使eiα、eiβ、趋近于零，则电流的误差状态方程可变为：
31、
32、采用边界层可变的正弦饱和函数代替设计滑模控制率当中的符号函数；正弦饱和函数表达式为：
33、
34、其中，s为滑模面函数；λ＝π/2δ，δ为边界层厚度。
35、作为优选实施方式，所述设计反电动势自适应率，将反电动势自适应率和积分型滑模控制率相结合；其中，观测到的反电动势方程为：
36、
37、反电动势自适应率的表达式如下：
38、
39、式中，为电角速度估计值；为反电动势的估计值。
40、另一方面，本专利技术还提供一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制，包括：
41、模块m1，用于构建表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流状态方程；
42、模块m2，根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器；
43、模块m3，通过滑模观测器，基于非奇异快速终端滑模面设计积分型滑模控制率，并采用边界层可变的正弦饱和函数代替积分型滑模控制率的符号函数；
44、模块m4，用于设计反电动势自适应率，将反电动势自适应率和积分型滑模控制率相结合，构成自适应非奇异快速终端滑模观测器；
45、模块m5，将通过自适应非奇异快速终端滑模观测器观测到的永磁同步电机的反电动势作为比例-积分-微分锁相环的输入，利用比例-积分-微分锁相环观测永磁同步电机的转子位置和转速；
46、模块m6，用于将比例-积分-微分锁相环观测到的永磁同步电机的转子位置和转速反馈到永磁同步电机控制系统的转速环，实现闭环控制。
47、作为优选实施方式，所述模块m1，用于构建表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流状态方程，具体方程如下：
48、
49、式中，iα、iβ为定子电流的α、β轴分量；uα、uβ为定子电压的α、β轴分量；ls为定子电感；rs为定子绕组电阻；eα、eβ为扩展反电动势；
50、其中扩展反电动势eα、eβ表达式为：
51、
52、式中，ψf是磁链；ωe是转子电角速度；θe是转子位置电角度。
53、作为优选实施方式，所述模块m2，根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器，滑模观测器表达式如下：
54、
55、式中，为定子观测电流；vα、vβ代表观测器控制率。
56、再一方面，本专利技术还提供一种电子设备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述构建表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流状态方程，具体方程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器，滑模观测器表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述通过滑模观测器与非奇异快速终端滑模面设计积分型滑模控制率，并采用边界层可变的正弦饱和函数代替积分型滑模控制率的符号函数，包含以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述设计反电动势自适应率，将反电动势自适应率和积分型滑模控制率相结合；其中，观测到的反电动势方程为：
6.一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制系统，其特征在
8.根据权利要求6所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制系统，其特征在于：所述模块M2，根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器，滑模观测器表达式如下：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述构建表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流状态方程，具体方程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述根据两相静止坐标系下的电流状态方程设计滑模观测器，滑模观测器表达式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述通过滑模观测器与非奇异快速终端滑模面设计积分型滑模控制率，并采用边界层可变的正弦饱和函数代替积分型滑模控制率的符号函数，包含以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于滑模变结构的永磁同步电机控制方法，其特征在于：所述设计反电动势自适应率，将反电动势自适应率和积分型滑模控制率相结合；其中，观测到的反电动势方程为...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨永乐，黄庆专，李燕玉，唐玲玲，邹翔，彭斌祥，
申请(专利权)人：福建电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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