CN103312255A - 一种永磁同步电机速度控制方法和装置 - Google Patents

一种永磁同步电机速度控制方法和装置 Download PDF

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CN103312255A CN2013102410881A CN201310241088A CN103312255A CN 103312255 A CN103312255 A CN 103312255A CN 2013102410881 A CN2013102410881 A CN 2013102410881A CN 201310241088 A CN201310241088 A CN 201310241088A CN 103312255 A CN103312255 A CN 103312255A
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机速度控制方法和装置，所述方法速度环采用自抗扰控制技术，速度设定和速度检测值作为一阶自抗扰控制器的输入，其跟踪微分器合理地安排过渡过程，扩张状态观测器观测电机转速的实际值并对系统的总扰动进行估计，然后通过非线性状态误差反馈控制率得到速度环的输出；另外通过电流和速度的检测值设计负载转矩观测器，观测的负载转矩经过前馈控制器与自抗扰控制器的输出一起作为交轴电流的参考输入。本发明的方法继承了自抗扰控制技术在永磁同步电机速度控制中无超调、抗扰动能力强、鲁棒性好等特点，并针对负载扰动问题进行了补偿，改善了负载扰动情况下的转速波动问题。

Description

一种永磁同步电机速度控制方法和装置
技术领域
本发明涉及同步电机控制技术，尤其涉及一种永磁同步电机速度控制方法和装置。
背景技术
目前永磁同步电机的速度控制主要以矢量控制技术为主，另外直接转矩控制也在某些特殊场合得到了一定的应用。本发明基于                                                
Figure 548832DEST_PATH_IMAGE001
的矢量控制技术，采用
Figure 114943DEST_PATH_IMAGE001
的矢量控制技术的永磁同步电机控制系统结构如图1所示，通过电流传感器得到A、B两相的电流，并经过CLARKE和PARK变换得到直轴电流
Figure 478928DEST_PATH_IMAGE002
和交轴电流
Figure 839502DEST_PATH_IMAGE003
，作为两个电流环电流反馈值；另外通过编码器计算得到转子的位置和转速，利用转子的位置进行PARK及其逆变换，转速作为转速环控制器的输入；图1中速度环采用自抗扰控制器，速度环控制器的输出作为转矩控制器的参考输入，两个电流环分别为磁链控制器和转矩控制器；磁链控制器和转矩控制器的输出作为直轴电压和交轴电压的参考值，经过PARK逆变换和SVPWM模块产生SVPWM脉冲，控制三相逆变器产生三相交流电源，驱动永磁同步电机运转。
自抗扰控制技术源于PID控制方法的思想，一般自抗扰控制器由三部分组成：跟踪—微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈。首先，跟踪微分器实现快速无超调地跟踪系统参考输入信号，并按照控制器的阶数给出参考输入的微分信号；其次，扩张状态观测器对系统输出及其各阶导数进行观测，同时对系统的扰动进行估计；其中自抗扰控制器将系统模型自身的不确定性当作内扰，外界扰动当作外扰，它们一起作为系统的总扰动，也由扩张状态观测器进行观测；最后通过非线性状态误差反馈对参考输入及其扩张状态的误差信号的非线性组合进行控制，并对ESO检测的综合扰动进行补偿。自抗扰控制器的结构如图2所示，其中
Figure 226621DEST_PATH_IMAGE004
是控制对象的参考输入，跟踪微分器安排参考输入的过渡过程，并给出改善之后输入参考信号及其导数信号
Figure 658740DEST_PATH_IMAGE005
；控制对象的输出经过扩张状态观测器后输出控制对象的扩张状态
Figure 346390DEST_PATH_IMAGE007
，并给出综合扰动项 （通常也记作
Figure 191035DEST_PATH_IMAGE009
），用于系统的前馈补偿，
Figure 264033DEST_PATH_IMAGE010
 为补偿系数；最后，由跟踪微分器和扩张状态观测器输出的差值经过非线性反馈控制率和综合扰动的前馈作用一起，作为系统的控制作用。
将自抗扰控制技术应用于永磁同步电动机中，使得永磁同步电机速度控制具有无超调、抗扰动能力强、鲁棒性好等特点，但在负载扰动情况下，永磁同步电动机的转速波动较大，导致电机运转能效降低、噪音变大、恶劣工况下甚至可能导致电机异常停机。为降低负载转矩波动对永磁同步电机速度控制的影响，本发明将负载转矩看作永磁同步电机速度控制中的一种扰动，并针对负载扰动进行观测和前馈补偿。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁同步电机速度控制方法和装置，用以解决永磁同步电机转速控制中负载扰动下转速波动较大的问题，以提高永磁同步电动机的能效，降低电机噪音。
本发明的技术方案是在自抗扰控制的基础上，设计负载转矩观测器及其前馈控制器，前馈控制作用与自抗扰控制的控制作用一起，作为交轴电流环的参考输入，进行永磁同步电机的转速控制。根据本发明的一个方面，提供一种永磁同步电机速度控制方法，包括： 
第一步，获得永磁同步电机的转子位置和转速，通过光电编码器检测永磁同步电机的转子位置
Figure 231990DEST_PATH_IMAGE011
，并计算转速
Figure 328121DEST_PATH_IMAGE012
。
第二步，检测永磁同步电机定子的三相电流值。
通过电流传感器检测永磁同步电机的两相定子电流
Figure 102042DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 967230DEST_PATH_IMAGE014
，经过CLARKE变换得到
Figure 106088DEST_PATH_IMAGE015
和 ，再利用转子位置
Figure 1548DEST_PATH_IMAGE011
进行PARK变换得到永磁同步电机的直轴电流
Figure 986822DEST_PATH_IMAGE002
和交轴电流
Figure 373546DEST_PATH_IMAGE003
。
第三步，根据速度设定和速度反馈对速度环的自抗扰控制器进行计算。
本发明实施例中自抗扰控制器如下：
跟踪—微分器给速度设定合理的安排过渡过程 
Figure 559994DEST_PATH_IMAGE017
，其具体表达式为
Figure 399774DEST_PATH_IMAGE018
其中为过渡信号与速度设定之间的差值，是过渡信号的微分信号，
Figure 92289DEST_PATH_IMAGE021
为常数， ，是符号函数，在
Figure 545770DEST_PATH_IMAGE024
时，
Figure 940979DEST_PATH_IMAGE025
；当 
Figure 552089DEST_PATH_IMAGE026
时，
Figure 640131DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 969481DEST_PATH_IMAGE028
为非线性因子，
Figure 168381DEST_PATH_IMAGE029
为滤波因子；
扩张状态观测器对永磁同步电机的转速输出和系统的总扰动进行观测，得到转速输出的观测值
Figure 571681DEST_PATH_IMAGE030
和扰动的估计值
Figure 892941DEST_PATH_IMAGE031
，具体表达式为
其中
Figure 384282DEST_PATH_IMAGE033
为转速观测值和实际值之间的差值，
Figure 969984DEST_PATH_IMAGE034
是转速观测值的导数信号，
Figure 399828DEST_PATH_IMAGE035
为自抗扰控制器的输出控制作用，
Figure 375875DEST_PATH_IMAGE036
 由系统模型决定，
Figure 981824DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 625295DEST_PATH_IMAGE038
为常数；
非线性状态误差反馈控制将已安排过渡过程的速度信号
Figure 960461DEST_PATH_IMAGE017
和转速输出的观测值
Figure 751700DEST_PATH_IMAGE030
之间的误差
Figure 830514DEST_PATH_IMAGE039
 经过非线性处理得到初级的控制作用
Figure 390809DEST_PATH_IMAGE040
，再经过扰动补偿得到自抗扰控制器的控制作用
Figure 896876DEST_PATH_IMAGE035
，具体表达式为
Figure 113094DEST_PATH_IMAGE041
其中 
Figure 57916DEST_PATH_IMAGE042
为常数。
第四步，对负载转矩进行观测得到负载转矩的观测值，利用公式可直接得到负载转矩观测的表达式
Figure 352948DEST_PATH_IMAGE044
，其中
Figure 853200DEST_PATH_IMAGE045
为永磁同步电机的电磁转矩，可由交轴电流计算得到，
Figure 273817DEST_PATH_IMAGE046
为电机拖动系统的转动惯量，为电机的机械角速度，可有转速 
Figure 656574DEST_PATH_IMAGE012
换算得到， 
Figure 581804DEST_PATH_IMAGE048
为转子阻尼系数。
第五步，负载转矩经过前馈控制器得到前馈控制作用
Figure 806112DEST_PATH_IMAGE049
，前馈控制器的具体表达式为，其中
Figure 479856DEST_PATH_IMAGE051
为永磁同步电机的极对数，
Figure 892383DEST_PATH_IMAGE052
为永磁体与定子绕组交链的磁链。
第六步，交轴电流的参考值
Figure 717119DEST_PATH_IMAGE053
经过交轴电流控制器得到交轴电压
Figure 898702DEST_PATH_IMAGE054
 。
自抗扰控制器的输出
Figure 419201DEST_PATH_IMAGE055
，也记作 
Figure 319024DEST_PATH_IMAGE056
，为速度环控制的基本控制作用，前馈控制器的输出
Figure 885134DEST_PATH_IMAGE057
作为速度环控制作用的补偿作用，与自抗扰控制器的输出一起得到交轴电流的参考值，经过转矩控制器的计算得到交轴电压
Figure 609694DEST_PATH_IMAGE054
。
第七步，直轴电流的参考值
Figure 996813DEST_PATH_IMAGE058
经过直轴电流控制器得到直轴电压
Figure 163352DEST_PATH_IMAGE059
，设定直轴电流的参考值为零并进行磁链控制器的计算得到直轴电压
Figure 319527DEST_PATH_IMAGE060
。
第八步，利用转子位置，对交、直轴电压进行PARK逆变换得到 
Figure 178898DEST_PATH_IMAGE061
和。
第九步，
Figure 961226DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 34225DEST_PATH_IMAGE062
作为SVPWM模块的输入，产生6路SVPWM脉冲，控制三相逆变器产生三相交流电源，从而驱动永磁同步电机运转。
本发明的另一个方面，提供一种永磁同步电机速度控制装置，包括：
速度和位置检测模块，用于获得永磁同步电机的转子位置和转速；
电流检测模块，用于获得永磁同步电机定子的三相电流值；
矢量变换模块，用于进行矢量坐标系之间的坐标变换；
自抗扰控制器模块，根据速度给定和
Figure 2181DEST_PATH_IMAGE063
和转速实际值
Figure 98313DEST_PATH_IMAGE012
，给出交轴电流的参考值
Figure 606654DEST_PATH_IMAGE064
；
负载转矩观测器模块，用于根据电机运行的状态估计系统的负载转矩；
前馈控制器模块，用于根据负载转矩估计值得到交轴电流参考值的补偿量
Figure 737421DEST_PATH_IMAGE065
；
磁链控制器（直轴电流控制器）模块，用于根据直轴电流的参考值得到直轴电压
Figure 522024DEST_PATH_IMAGE060
；
转矩控制器（交轴电流控制器）模块，用于根据交轴电流的参考值得到交轴电压
Figure 819330DEST_PATH_IMAGE054
；
SVPWM脉冲产生模块，用于根据
Figure 129089DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 199813DEST_PATH_IMAGE062
计算并通过硬件电路实现产生SVPWM脉冲；
逆变器模块和永磁同步电机；
将自抗扰控制模块和前馈控制模块共同应用在永磁同步电机的控制中，即采用前馈控制与自抗扰控制相结合，利用自抗扰控制技术对永磁同步电机速度控制系统的速度环进行控制，在此基础上，观测负载转矩进行并对此进行前馈补偿，其前馈控制的输出作为速度环自抗扰控制输出的补偿作用。
所述负载转矩观测器模块其负载转矩观测的方法不唯一，根据观测的负载转矩的值对永磁同步电机的负载扰动进行前馈补偿。
本发明的有益效果是，将自抗扰控制技术应用于永磁同步电动机中，使得永磁同步电机速度控制具有无超调、抗扰动能力强、鲁棒性好等特点，同时针对负载转矩的前馈控制对负载扰动进行了有效的抑制，进一步增加的系统的抗扰动性能。
附图说明
图1 基于矢量控制的永磁同步电机速度控制结构框图；
图2本发明实施例的自抗扰控制器结构图；
图3本发明永磁同步电机转速控制方法的结构框图；
图4本发明永磁同步电机速度控制方法流程图；
图5本发明永磁同步电机速度控制装置的内部结构框图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明实施例的具体技术方案。本发明的实施例提供的永磁同步电机转速控制方法的结构框图，如图3所示，是在自抗扰控制的基础上，设计负载转矩观测器及其前馈控制器，前馈控制作用与自抗扰控制的控制作用一起，作为交轴电流环的参考输入，进行永磁同步电机的转速控制。永磁同步电机速度控制方法流程图，如图4所示，包括如下步骤： 
S101，获得永磁同步电机的转子位置和转速，通过光电编码器检测永磁同步电机的转子位置
Figure 318466DEST_PATH_IMAGE011
，并计算转速。
S102，检测永磁同步电机定子的三相电流值：通过电流传感器检测永磁同步电机的两相定子电流
Figure 638906DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 993664DEST_PATH_IMAGE014
，经过CLARKE变换得到
Figure 850761DEST_PATH_IMAGE015
和 ，再利用转子位置
Figure 258926DEST_PATH_IMAGE011
进行PARK变换得到永磁同步电机的直轴电流
Figure 304242DEST_PATH_IMAGE002
和交轴电流
Figure 761769DEST_PATH_IMAGE003
。
S103，根据速度设定和速度反馈对速度环的自抗扰控制器进行计算。
按照图2的结构设计的自抗扰控制器如下：
跟踪—微分器给速度设定
Figure 310562DEST_PATH_IMAGE012
合理的安排过渡过程 
Figure 398603DEST_PATH_IMAGE017
，其具体表达式为
Figure 727953DEST_PATH_IMAGE018
其中
Figure 661274DEST_PATH_IMAGE019
为过渡信号与速度设定之间的差值，
Figure 330153DEST_PATH_IMAGE020
是过渡信号的微分信号，
Figure 651413DEST_PATH_IMAGE021
为常数，
Figure 140163DEST_PATH_IMAGE022
 ，
Figure 142754DEST_PATH_IMAGE023
是符号函数，在
Figure 728456DEST_PATH_IMAGE024
时，
Figure 892722DEST_PATH_IMAGE025
；当 
Figure 196664DEST_PATH_IMAGE026
时，，
Figure 115258DEST_PATH_IMAGE028
为非线性因子，
Figure 769532DEST_PATH_IMAGE029
为滤波因子；
扩张状态观测器对永磁同步电机的转速输出和系统的总扰动进行观测，得到转速输出的观测值
Figure 232874DEST_PATH_IMAGE030
和扰动的估计值
Figure 577268DEST_PATH_IMAGE031
，具体表达式为
Figure 137562DEST_PATH_IMAGE032
其中
Figure 643630DEST_PATH_IMAGE033
为转速观测值和实际值之间的差值，
Figure 859848DEST_PATH_IMAGE034
是转速观测值的导数信号，
Figure 804670DEST_PATH_IMAGE035
为自抗扰控制器的输出控制作用，
Figure 157154DEST_PATH_IMAGE036
 由系统模型决定，
Figure 896440DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 334374DEST_PATH_IMAGE038
为常数；
非线性状态误差反馈控制将已安排过渡过程的速度信号
Figure 20571DEST_PATH_IMAGE017
和转速输出的观测值
Figure 289878DEST_PATH_IMAGE030
之间的误差
Figure 403327DEST_PATH_IMAGE039
 经过非线性处理得到初级的控制作用
Figure 328558DEST_PATH_IMAGE040
，再经过扰动补偿得到自抗扰控制器的控制作用
Figure 615183DEST_PATH_IMAGE035
，具体表达式为
其中 
Figure 226610DEST_PATH_IMAGE042
为常数。
S104，对负载转矩进行观测得到负载转矩的观测值
Figure 435874DEST_PATH_IMAGE043
。
利用公式，其中
Figure 645456DEST_PATH_IMAGE045
为永磁同步电机的电磁转矩，可由交轴电流计算得到，
Figure 163025DEST_PATH_IMAGE046
为电机拖动系统的转动惯量，为电机的机械角速度，可有转速 换算得到， 
Figure 730294DEST_PATH_IMAGE048
为转子阻尼系数。
S105，负载转矩经过前馈控制器得到前馈控制作用
Figure 356447DEST_PATH_IMAGE049
  ，前馈控制器的具体表达式为
Figure 540304DEST_PATH_IMAGE050
，其中
Figure 910105DEST_PATH_IMAGE051
为永磁同步电机的极对数，为永磁体与定子绕组交链的磁链。
S106，交轴电流的参考值
Figure 925652DEST_PATH_IMAGE053
经过交轴电流控制器得到交轴电压
Figure 534488DEST_PATH_IMAGE054
 。
自抗扰控制器的输出
Figure 442401DEST_PATH_IMAGE055
，也记作 
Figure 515399DEST_PATH_IMAGE056
，为速度环控制的基本控制作用，前馈控制器的输出
Figure 483355DEST_PATH_IMAGE057
作为速度环控制作用的补偿作用，与自抗扰控制器的输出一起得到交轴电流的参考值
Figure 579487DEST_PATH_IMAGE053
，经过转矩控制器的计算得到交轴电压
Figure 353408DEST_PATH_IMAGE054
。
S107，直轴电流的参考值
Figure 484175DEST_PATH_IMAGE058
经过直轴电流控制器得到直轴电压
Figure 623032DEST_PATH_IMAGE059
。设定直轴电流的参考值为零并进行磁链控制器的计算得到直轴电压
Figure 3198DEST_PATH_IMAGE060
。
S108，利用转子位置，对交、直轴电压进行PARK逆变换得到 
Figure 518493DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 566084DEST_PATH_IMAGE062
。
S109， 
Figure 875842DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 680987DEST_PATH_IMAGE062
作为SVPWM模块的输入，产生6路SVPWM脉冲，控制三相逆变器产生三相交流电源，从而驱动永磁同步电机运转。
本发明永磁同步电机速度控制装置的内部结构框图，如图5所示，包括：
速度和位置检测模块201，用于获得永磁同步电机的转子位置和转速。
电流检测模块202，用于获得永磁同步电机定子的三相电流值；
矢量变换模块203，用于进行矢量坐标系之间的坐标变换；所述矢量变换模块203，包括CLARKE变换模块203a、PARK变换模块203b和PARK逆变换模块203c，电流检测模块202检测永磁同步电机211的两相定子电流
Figure 796711DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 636491DEST_PATH_IMAGE014
，经过CLARKE变换模块203a得到和，再利用转子位置
Figure 331936DEST_PATH_IMAGE011
，经过 PARK变换模块203b得到永磁同步电机的直轴电流
Figure 291802DEST_PATH_IMAGE002
和交轴电流
Figure 5680DEST_PATH_IMAGE003
。PARK逆变换模块203c利用转子位置，对交、直轴电压进行PARK逆变换得到
Figure 785417DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 242943DEST_PATH_IMAGE062
。
自抗扰控制器模块204，根据速度给定和转速实际值
Figure 879778DEST_PATH_IMAGE012
，给出交轴电流的参考值
Figure 209128DEST_PATH_IMAGE064
。自抗扰控制器模块的设计与步骤S103中自抗扰控制器的设计相同，在此不再赘述。
负载转矩观测器模块205，用于根据电机运行的状态估计系统的负载转矩。负载转矩的计算与步骤S104中相同，负载转矩观测的表达式，其中
Figure 76907DEST_PATH_IMAGE045
为永磁同步电机的电磁转矩，可由交轴电流计算得到，
Figure 132588DEST_PATH_IMAGE046
为电机拖动系统的转动惯量，
Figure 886917DEST_PATH_IMAGE047
为电机的机械角速度，可有转速 
Figure 951825DEST_PATH_IMAGE012
换算得到， 
Figure 475210DEST_PATH_IMAGE048
为转子阻尼系数。
前馈控制器模块206，用于根据负载转矩估计值得到交轴电流参考值的补偿量
Figure 639475DEST_PATH_IMAGE065
。前馈控制器模块206的表达式与步骤S105中前馈控制器的具体表达式相同，即
Figure 943418DEST_PATH_IMAGE050
，其中为永磁同步电机的极对数，为永磁体与定子绕组交链的磁链。
磁链控制器（直轴电流控制器）模块207，用于根据直轴电流的参考值得到直轴电压
Figure 988417DEST_PATH_IMAGE060
。
转矩控制器（交轴电流控制器）模块208，用于根据交轴电流的参考值
Figure 332811DEST_PATH_IMAGE053
得到交轴电压
Figure 630455DEST_PATH_IMAGE054
。
SVPWM脉冲产生模块209，用于根据和
Figure 352741DEST_PATH_IMAGE062
计算并通过硬件电路实现产生SVPWM脉冲。
逆变器模块210和永磁同步电机211。
将自抗扰控制模块204和前馈控制模块206共同应用在永磁同步电机的控制中，即采用前馈控制与自抗扰控制相结合，利用自抗扰控制技术对永磁同步电机速度控制系统的速度环进行控制，在此基础上，观测负载转矩进行并对此进行前馈补偿，其前馈控制的输出作为速度环自抗扰控制输出的补偿作用。

Claims (8)

1.一种永磁同步电机速度控制方法，包括： 
第一步，获得永磁同步电机的转子位置和转速，通过光电编码器检测永磁同步电机的转子位置                                                
Figure 2013102410881100001DEST_PATH_IMAGE001
，并计算转速
Figure 87578DEST_PATH_IMAGE002
；
第二步，检测永磁同步电机定子的三相电流值；
第三步，根据速度设定和速度反馈对速度环的自抗扰控制器进行计算；
第四步，对负载转矩进行观测得到负载转矩的观测值；
第五步，负载转矩经过前馈控制器得到前馈控制作用
Figure 895314DEST_PATH_IMAGE004
；
第六步，交轴电流的参考值经过交轴电流控制器得到交轴电压；
第七步，直轴电流的参考值经过直轴电流控制器得到直轴电压；
第八步，利用转子位置，对交、直轴电压进行PARK逆变换得到
Figure DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 330975DEST_PATH_IMAGE006
；
第九步，
Figure 102622DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 990943DEST_PATH_IMAGE006
作为SVPWM模块的输入，产生6路SVPWM脉冲，控制三相逆变器产生三相交流电源，从而驱动永磁同步电机运转。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机速度控制方法，其特征在于，所述自抗扰控制器如下：
跟踪—微分器给速度设定
Figure 873449DEST_PATH_IMAGE002
合理的安排过渡过程，其具体表达式为
Figure 163616DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为过渡信号与速度设定之间的差值，是过渡信号的微分信号，为常数，
Figure 481782DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
是符号函数，在时，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；当
Figure 247405DEST_PATH_IMAGE016
时，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 360855DEST_PATH_IMAGE018
为非线性因子，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为滤波因子；
扩张状态观测器对永磁同步电机的转速输出和系统的总扰动进行观测，得到转速输出的观测值和扰动的估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，具体表达式为
Figure 385759DEST_PATH_IMAGE022
其中为转速观测值和实际值之间的差值，
Figure 447256DEST_PATH_IMAGE024
是转速观测值的导数信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为自抗扰控制器的输出控制作用，由系统模型决定，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
和为常数；
非线性状态误差反馈控制将已安排过渡过程的速度信号
Figure 47499DEST_PATH_IMAGE007
和转速输出的观测值
Figure 229082DEST_PATH_IMAGE020
之间的误差
Figure DEST_PATH_IMAGE029
经过非线性处理得到初级的控制作用
Figure 356438DEST_PATH_IMAGE030
，再经过扰动补偿得到自抗扰控制器的控制作用
Figure 256260DEST_PATH_IMAGE025
，具体表达式为
Figure DEST_PATH_IMAGE031
其中为常数。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机速度控制方法，其特征在于，负载转矩观测的表达式
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，其中
Figure 999406DEST_PATH_IMAGE034
为永磁同步电机的电磁转矩，可由交轴电流计算得到，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为电机拖动系统的转动惯量，
Figure 359980DEST_PATH_IMAGE036
为电机的机械角速度，可有转速
Figure 681852DEST_PATH_IMAGE002
换算得到，为转子阻尼系数。
4.根据权利要求1所述永磁同步电机速度控制方法，其特征在于，前馈控制器的具体表达式为
Figure 51654DEST_PATH_IMAGE038
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为永磁同步电机的极对数，
Figure 879932DEST_PATH_IMAGE040
为永磁体与定子绕组交链的磁链。
5.一种永磁同步电机速度控制装置，包括：
速度和位置检测模块，用于获得永磁同步电机的转子位置和转速；
电流检测模块，用于获得永磁同步电机定子的三相电流值；
矢量变换模块，用于进行矢量坐标系之间的坐标变换；
自抗扰控制器模块，根据速度给定和 和转速实际值，给出交轴电流的参考值；
负载转矩观测器模块，用于根据电机运行的状态估计系统的负载转矩；
前馈控制器模块，用于根据负载转矩估计值得到交轴电流参考值的补偿量；
磁链控制器模块，用于根据直轴电流的参考值得到直轴电压；
转矩控制器模块，用于根据交轴电流的参考值得到交轴电压；
SVPWM脉冲产生模块，用于根据和计算并通过硬件电路实现产生SVPWM脉冲；
逆变器模块和永磁同步电机；
所述自抗扰控制模块和所述前馈控制模块共同应用在永磁同步电机的控制中，即采用前馈控制与自抗扰控制相结合，利用自抗扰控制技术对永磁同步电机速度控制系统的速度环进行控制，在此基础上，观测负载转矩进行并对此进行前馈补偿，其前馈控制的输出作为速度环自抗扰控制输出的补偿作用。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机速度控制装置，其特征在于，所述负载转矩观测器模块其负载转矩观测的方法不唯一，根据观测的负载转矩的值对永磁同步电机的负载扰动进行前馈补偿。
7.根据权利要求5所述的永磁同步电机速度控制装置，其特征在于，所述负载转矩观测器模块的负载转矩观测的表达式
Figure 676987DEST_PATH_IMAGE033
，其中
Figure 223506DEST_PATH_IMAGE034
为永磁同步电机的电磁转矩，可由交轴电流计算得到，
Figure 396998DEST_PATH_IMAGE035
为电机拖动系统的转动惯量，为电机的机械角速度，可有转速
Figure 313319DEST_PATH_IMAGE002
换算得到，
Figure 409451DEST_PATH_IMAGE037
为转子阻尼系数。
8.根据权利要求5所述的永磁同步电机速度控制装置，其特征在于，所述前馈控制器模块表达式
Figure 58738DEST_PATH_IMAGE038
，其中
Figure 923926DEST_PATH_IMAGE039
为永磁同步电机的极对数，
Figure 62783DEST_PATH_IMAGE040
为永磁体与定子绕组交链的磁链。
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