【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制，涉及一种电励磁同步电机的控制器，具体是一种电励磁同步电机控制器的构造方法。
技术介绍
1、目前，永磁电机作为当前电气驱动系统中应用最广泛的电机之一，具有结构简单、质量轻、效率高等优点，但稀土材料的稀缺性、价格波动及高污染性等问题限制了其发展。此外，为满足弱磁升速而导致的绕组铜耗增加影响了高速区的效率。相比之下，电励磁同步电机(electrical excited synchronous motor,eesm)成本低、励磁可控，且具备较好的短路故障承受能力和机电暂态特性，适用于发电领域，成为高速下理想的驱动电机并在电动汽车、全电飞机和电气化轨道交通等领域应用广泛。
2、在实际应用中，高速甚至超高速电机运行频率较高，对数字控制器的离散时间控制带来了挑战。文献[1]"h.zeng,j.swanke,d.bobba,b.sarlioglu,t.m.jahns.discrete-time torque control of high-speed spm machine for aircraft electricpropulsion[c].2020ieee energy conversion congress and exposition(ecce),detroit,mi,usa,2020:6325-6331."中提出了一种用于航空电推进系统的高速表贴式永磁同步电机(spm)的离散时间转矩控制方法，通过优化控制算法提高了电机的动态性能。公开号为cn117895840a的专利中公开了一种针对带宽匹配的复矢量
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种考虑延迟因素的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，实现对电励磁同步电机在高转速下的高精确度无传感器控制。
2、为实现上述目的，本专利技术电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法采用的技术方案是包括如下步骤：
3、步骤1)：构造输入为控制电压和电角度输出为实际电流id，iq和实际电压ud，uq，包含有电励磁同步电机的复合被控对象；
4、步骤2)：构造输入为实际电流id，iq，实际电压ud，uq和电角速度输出为反电动势的反电动势状态滤波器；
5、步骤3)：构造输入为所述的反电动势输出为电角度和电角速度的锁相环；
6、步骤4)：速度转换模块以电角速度为输入，输出转速将参考转速nref和所述的转速作差得到转速误差n*，转速误差n*经过pi调节得到参考电流
7、步骤5)：将参考电流复合得到参考复合电流计算出复合电流误差电压误差基于电压误差δudq计算出经过延迟后的电压信号值将电压误差δudq与所述的电压信号值做差得到电压控制值再计算出控制电压其中，ωbw为对应的期望的闭环带宽，r为电阻的设定值，△udq(k-1)是△udq每经过一个运行步长k更新前的数据，是每经过一个运行步长k更新前的数据，是每经过两个运行步长k更新前的数据，如此构成输入为参考电流实际电流id，iq以及电角速度输出为控制电压的复合矢量电流控制器；
8、步骤6)：将所述的复合矢量电流控制器、反电动势状态滤波器，锁相环和速度转换模块相连接构成高速无传感离散补偿控制器。
9、进一步地，步骤2)具体是：将实际电流id，iq复合得到实际复合电流idq，实际电压ud，uq复合得到实际复合电压udq，实际复合电压udq经延迟环节和旋转环节后得到电压再计算出电压u″dq，由所述的电压u″dq与电压u″dq计算出电流将电压u″dq的负信号经过k步延迟补偿输出反电动势j是复数，t是矩阵转置，k是运行步长，ts为采样时间，是中的k取-1时的值，是中的k取1时的值，电压信号产生的相位误差的旋转因子的修正值ts为系统采样时间，和为电机的电阻和电感的观测值。
10、进一步地，步骤3)具体是：先计算出误差信号值再计算出电角速度和电角度kgp、kgi分别为gpi模块的比例和积分系数。
11、本专利技术采用上述技术方案后的有益效果如下：
12、1.对比传统控制方法中使用的pi控制器在参数整定和适用带宽范围方面存在的局限性，本专利技术通过设计一种改进的基于直接合成的复合矢量电流控制器，引入电压，电流和反电动势信号因相位误差所产生的旋转因子的修正值来补偿输出电压信号，旋转因子的修正值所采用的期望闭环带宽没有范围限制，能够更好的适应高转速下的工况。
13、2.针对传统无传感器控制方案在高速时精度不足、难以准确估算转子位置的问题，本专利技术设计了同步参考系下基于反电动势状态滤波器和锁相环的无传感器控制结构，在考虑到控制器的一步延迟的同时在复合矢量电流控制器中考虑了两拍延迟，两者结合实现了高精确度的无传感器控制。
14、3.在控制过程中的传递函数考虑到电机参数(电阻，电感等)在控制过程中参数发生变化的因素，实时更新电机系统的参数来提升了观测精度，从而保证了控制精度。
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1.一种电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤2)具体是：将实际电流id，iq复合得到实际复合电流idq，实际电压ud，uq复合得到实际复合电压udq，实际复合电压udq经延迟环节和旋转环节后得到电压再计算出电压u″dq，由所述的电压u′dq与电压u″dq计算出电流将电压u″dq的负信号经过k步延迟补偿输出反电动势j是复数，T是矩阵转置，k是运行步长，Ts为采样时间，是中的k取-1时的值，是中的k取1时的值，电压信号产生的相位误差的旋转因子的修正值Ts为系统采样时间，和为电机的电阻和电感的观测值。
3.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤3)具体是：先计算出误差信号值再计算出电角速度和电角度KGp、KGi分别为GPI模块的比例和积分系数。
4.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤4)中，转速pn为电励磁同步电机的极对数。
5.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤4)中，参考电流Kp为比例增益系数，Ki为积分增益系数。
6.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤1)具体是：由2r/2s变换模块(41)、SVPWM模块(42)、三相逆变器(43)、3s/2r变换模块(45)和电励磁同步电机构成复合被控对象，将电压和电角度输入到2r/2s变换模块(41)，经2r/2s变换模块(41)坐标变换后输出为电压2r/2s变换模块(41)将输出的电压输入到SVPWM模块(42)中，在SVPWM模块(42)中经过空间矢量脉宽调制后得到六路开关信号，该六路开关信号输入到三相逆变器(43)中产生电压信号输入到电励磁同步电机中使电机运行。
7.根据权利要求6所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：所述的3s/2r变换模块(45)的输出和输入间的关系式为：
8.根据权利要求6所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：所述的2r/2s变换模块(41)的输出和输入间的关系式为：
...【技术特征摘要】
1.一种电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤2)具体是：将实际电流id，iq复合得到实际复合电流idq，实际电压ud，uq复合得到实际复合电压udq，实际复合电压udq经延迟环节和旋转环节后得到电压再计算出电压u″dq，由所述的电压u′dq与电压u″dq计算出电流将电压u″dq的负信号经过k步延迟补偿输出反电动势j是复数，t是矩阵转置，k是运行步长，ts为采样时间，是中的k取-1时的值，是中的k取1时的值，电压信号产生的相位误差的旋转因子的修正值ts为系统采样时间，和为电机的电阻和电感的观测值。
3.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤3)具体是：先计算出误差信号值再计算出电角速度和电角度kgp、kgi分别为gpi模块的比例和积分系数。
4.根据权利要求1所述的电励磁同步电机高速无传感离散补偿控制器的构造方法，其特征在于：步骤4)中，转速pn为电励磁同步电机的极对数。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文玉，高芸，孙晓东，
申请(专利权)人：常州市武进亚太机电配件有限公司，
类型：发明
国别省市：
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