CN103997272A - 永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的负载扰动补偿装置，包括负载力矩辨识滑模观测器等；永磁同步电机分别与PARK变换模块、PARK逆变换模块、速度计算模块以及CLARK变换模块；速度计算模块分别与第一加法器和负载力矩辨识滑模观测器连接；第一加法器、第二加法器均与与速度环PI调节器连接；CLARK变换模块与PARK逆变换模块连接；PARK逆变换模块与负载力矩辨识滑模观测器、第四加法器和第三加法器连接；负载力矩辨识滑模观测器与负载力矩辨识值前馈补偿系数单元连接；负载力矩辨识值前馈补偿系数单元与第二加法器连接；第二加法器与第四加法器连接；第四加法器与电流环PI调节器连接；第三加法器与电流环PI调节器连接；电流环PI调节器与PARK变换模块连接；PARK变换模块与空间矢量调制模块连接；空间矢量调制模块与整流/三相逆变器模块连接，整流/三相逆变器模块控制永磁同步电机运行。

Description

永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法

技术领域

本发明涉及一种负载扰动补偿装置，尤其是一种永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法。

背景技术

在曲柄伺服压力机、注塑机、折弯机等场合应用的永磁同步电机工程伺服系统中，扰动是造成其性能下降的主要原因，其中负载扰动显得尤为突出。为了提高系统的伺服性能，必须对负载扰动加以抑制，只有对扰动实现全面补偿，才能使系统获得优越的伺服性能，如专利文献1(02142237.0)、专利文献2(200810121108.0)所示，都基于一种扰动观测器设计了一种对负载扰动具有抑制作用的电动机控制器装置，但专利文献1采用的扰动观测器并不是该专利本身所保护的内容，专利文献2所述的扰动观测器实现起来较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的永磁同步电机的负载扰动补偿装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步电机的负载扰动补偿装置，包括与永磁同步电机相连接的负载扰动补偿装置，该负载扰动补偿装置包括第一加法器、速度环PI调节器、第二加法器、负载力矩辨识值前馈补偿系数单元、第三加法器、第四加法器、电流环PI调节器、Park变换模块、空间矢量调制模块、Clark变换模块、Park逆变换模块、负载力矩辨识滑模观测器、速度计算模块和整流/三相逆变器模块；所述永磁同步电机通过内置的位置传感器和电流传感器分别输出转子位置θ_r和定子两相电流i_A、i_B，该转子位置θ_r分别输入到PARK变换模块、PARK逆变换模块以及速度计算模块；该定子两相电流i_A、i_B输入CLARK变换模块；所述速度计算模块输出电机实际转速ω_e到第一加法器和负载力矩辨识滑模观测器中；第一加法器通过电机参考转速ω_ref和电机实际转速ω_e输出误差值Ⅰ到速度环PI调节器；速度环PI调节器输出交轴电流给定第一阶段的值到第二加法器；CLARK变换模块输出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β到PARK逆变换模块；PARK逆变换模块输出实际交轴电流i_q到负载力矩辨识滑模观测器和第四加法器中，并输出实际直轴电流i_d到负载力矩辨识滑模观测器和第三加法器中；负载力矩辨识滑模观测器输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元；负载力矩辨识值前馈补偿系数单元输出交轴电流给定第二阶段值到第二加法器；第二加法器输出最终的交轴电流给定值到第四加法器；第四加法器输出误差值Ⅱ到电流环PI调节器；第三加法器通过直轴电流给定值和实际直轴电流id输出误差值Ⅲ到电流环PI调节器；电流环PI调节器输出交轴电压给定和直轴电压给定到PARK变换模块；PARK变换模块输出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β到空间矢量调制模块；空间矢量调制模块输出六路PWM波到整流/三相逆变器模块，整流/三相逆变器模块控制永磁同步电机运行。

作为本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的改进：所述负载力矩辨识滑模观测器包括基于PMSM数学模型的电流观测器、第五加法器、饱和函数模块、低通滤波器、反馈增益模块、第六加法器、乘法器和负载转矩观测值模块；PARK逆变换模块输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d到基于PMSM数学模型的电流观测器；基于PMSM数学模型的电流观测器输出转子估算速度到第五加法器；所述速度计算模块输出电机实际转速ω_e到第五加法器；第五加法器通过电机实际转速ω_e和转子估算速度输出转速差到饱和函数模块，饱和函数模块输出控制函数Z_s到低通滤波器和第六加法器；低通滤波器输出等效控制函数Z_es到乘法器；反馈增益模块输出反馈增益l到乘法器；乘法器输出的数值l×Z_es到第六加法器；第六加法器输出负载转矩初始值到负载转矩观测值模块和基于PMSM数学模型的电流观测器；负载转矩观测值模块输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元。

永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法；通过位置传感器获取永磁同步电机的转子位置θ_r，并分别输入PARK变换模块、PARK逆变换模块以及速度计算模块；通过电流传感器获取永磁同步电机的定子两相电流i_A、i_B，并输入到CLARK变换模块；转子位置θ_r由速度计算模块计算后得出电机实际转速ω_e，并将电机实际转速ω_e输入第一加法器和负载力矩辨识滑模观测器中；通过上位系统输入给定转速ω_ref到第一加法器，第一加法器通过电机实际转速ω_e和给定转速ω_ref得出误差值Ⅰ；误差值Ⅰ输入到速度环PI调节器；由速度环PI调节器计算得出交轴电流给定第一阶段的值并输入第二加法器；定子两相电流i_A、i_B由CLARK变换模块得出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β，并输入PARK逆变换模块；PARK逆变换模块得出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d，并将实际交轴电流i_q输入到负载力矩辨识滑模观测器和第四加法器中，将实际直轴电流i_d输入到负载力矩辨识滑模观测器和第三加法器中；电机实际转速ω_e、实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d通过负载力矩辨识滑模观测器的计算后得出负载力矩观测值T_L，并输入负载力矩辨识值前馈补偿系数单元；由负载力矩辨识值前馈补偿系数单元得出交轴电流给定第二阶段值并输入到第二加法器；交轴电流给定第二阶段值和出交轴电流给定第一阶段的值由第二加法器得出最终的交轴电流给定值并输入到第四加法器；第四加法器通过实际交轴电流i_q和交轴电流给定值得出误差值Ⅱ，并输入到电流环PI调节器；通过上位系统向第三加法器输入直轴电流给定值第三加法器通过直轴电流给定值和实际直轴电流i_d得出误差值Ⅲ，并输入到电流环PI调节器；误差值Ⅱ和误差值Ⅲ通过电流环PI调节器计算后得出交轴电压给定和直轴电压给定并输入到PARK变换模块；PARK变换模块得出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β，并输入到空间矢量调制模块；空间矢量调制模块得出六路PWM波，并输入整流/三相逆变器模块，整流/三相逆变器模块控制永磁同步电机运行。

作为本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法的改进：所述直轴电流给定值

作为本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法的进一步改进：所述负载力矩辨识滑模观测器的使用方法如下：基于PMSM数学模型的电流观测器输出转子估算速度到第五加法器，所述速度计算模块输出电机实际转速ω_e到第五加法器；第五加法器通过转子估算速度和电机实际转速ω_e得出转速差并输入到饱和函数模块，由饱和函数模块计算后得出控制函数Z_s，并分别输入到低通滤波器和第六加法器；低通滤波器得出等效控制函数Z_es，并输入到乘法器；反馈增益模块输出反馈增益l到乘法器；乘法器得出的数值l×Z_es，并输入到第六加法器；第六加法器得出负载转矩初始值，并分别输入负载转矩观测值模块和基于PMSM数学模型的电流观测器。

作为本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法的改进：所述基于PMSM数学模型的电流观测器通过第六加法器得出负载转矩初始值以及PARK逆变换模块输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d计算后获得转子速度

作为本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法的改进：所述负载转矩观测值模块通过计算公式得出负载力矩观测值T_L。

本发明的有益效果如下：负载力矩辨识滑模观测器的切换函数采用饱和函数，并将估算负载力矩值反馈引入到了速度观测器中，通过调节反馈增益大小，来提高负载力矩的辨识精度。

根据本发明，负载力矩辨识观测器估算转矩的计算公式如下：

$T_L=\frac{J({\mathrm{lZ}}_{\mathrm{es}}+Z_s)}{p_n}$

式中：l为估算负载力矩的反馈增益系数，T_L为估算转矩值，Z_es为等效控制函数，Z_s为控制函数(s代表α和β)，p_n为极对数，J为转动惯量。从该计算公式知，估算负载力矩由两部分组成：分别是和其中，保留了控制函数Z_s的谐波成分，调节估算负载力矩的反馈增益l即可调节T_L的谐波含量，从而降低了估算转矩的抖振，同时，又有效防止了低通滤波器滤除谐波中的有效成分，提高了估算的准确性。

负载力矩滑模观测器的输入信号为电机实际转速及定子电流的交、直轴分量，因此在i_d＝0、最大转矩电流比、弱磁控制等不同电流控制策略下均能够有效地辨识负载力矩。观测器中L_d＝L_q时即可适用于表面贴式永磁同步电机，该观测器具有广泛的适用范围。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明永磁同步电机的负载扰动补偿装置的原理框图；

图2为负载力矩辨识滑模观测器的原理框图。

具体实施方式

实施例1、图1到图2给出了一种永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法。

永磁同步电机的负载扰动补偿装置包括与永磁同步电机17(内置位置传感器12和电流传感器15)相连接的负载扰动补偿装置，负载扰动补偿装置如图1所示，包括第一加法器1、速度环PI调节器2、第二加法器3、负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4、第三加法器5、第四加法器6、电流环PI调节器7、Park变换模块8、空间矢量调制模块9、Clark变换模块10、Park逆变换模块11、负载力矩辨识滑模观测器13、速度计算模块14和整流/三相逆变器模块16。

以上所述的负载扰动补偿装置与永磁同步电机17之间的连接关系如下所述：

永磁同步电机17通过内置的位置传感器12和电流传感器15分别输出转子位置θ_r和定子两相电流i_A、i_B；该转子位置θ_r分别输入到PARK变换模块8、PARK逆变换模块11以及速度计算模块14；该定子两相电流i_A、i_B输入CLARK变换模块10；速度计算模块14输出电机实际转速ω_e到第一加法器1和负载力矩辨识滑模观测器13；第一加法器1输出误差值Ⅰ(误差值Ⅰ通过上位系统向第一加法器1输入电机参考转速ω_ref，并由第一加法器1将电机参考转速ω_ref和电机实际转速ω_e进行计算后获取)到速度环PI调节器2；速度环PI调节器2输出交轴电流给定第一阶段的值到第二加法器3；CLARK变换模块10输出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β到PARK逆变换模块11；PARK逆变换模块11输出实际交轴电流i_q到负载力矩辨识滑模观测器13和第四加法器6中，并输出实际直轴电流i_d到负载力矩辨识滑模观测器13和第三加法器5中；负载力矩辨识滑模观测器13输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4；负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4输出交轴电流给定第二阶段值到第二加法器3；第二加法器3输出最终的交轴电流给定值到第四加法器6；第四加法器6输出误差值Ⅱ到电流环PI调节器7；第三加法器5输出误差值Ⅲ(误差值Ⅲ通过上位系统向第三加法器5输入直轴电流给定值再由第三加法器5对直轴电流给定值和实际直轴电流i_d进行计算后获得)到电流环PI调节器7；电流环PI调节器7输出交轴电压给定和直轴电压给定到PARK变换模块8；PARK变换模块8输出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β到空间矢量调制模块9；空间矢量调制模块9输出六路PWM波到整流/三相逆变器模块16，整流/三相逆变器模块16控制永磁同步电机17运行。

以上所述的负载力矩辨识滑模观测器13包括基于PMSM数学模型的电流观测器18、第五加法器19、饱和函数模块20、低通滤波器21、反馈增益模块23、第六加法器24、乘法器22和负载转矩观测值模块25。连接关系如下所述：

PARK逆变换模块11输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d到基于PMSM数学模型的电流观测器18；基于PMSM数学模型的电流观测器18输出转子估算速度到第五加法器19；速度计算模块14输出电机实际转速ω_e到第五加法器19；第五加法器19输出转速差到饱和函数模块20，函数模块20输出控制函数Z_s到低通滤波器21和第六加法器24；低通滤波器21输出等效控制函数Z_es到乘法器22；反馈增益模块23输出反馈增益l到乘法器22；乘法器22输出的数值l×Z_es到第六加法器24；第六加法器24输出负载转矩初始值到负载转矩观测值模块25和基于PMSM数学模型的电流观测器18；负载转矩观测值模块25输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4。

本发明所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置在运行时的步骤如下：

永磁同步电机17运行的时候，通过内置的位置传感器12获取转子位置θ_r，并分别输入到PARK变换模块8、PARK逆变换模块11以及速度计算模块14；同时，内置的电流传感器15获取永磁同步电机17的定子两相电流i_A、i_B，并输入CLARK变换模块10；

转子位置θ_r经过速度计算模块14计算后得出电机转子电机实际转速ω_e，并将电机实际转速ω_e输入到第一加法器1和和负载力矩辨识滑模观测器13；第一加法器1通过上位系统输入电机参考转速ω_ref，由此，可以通过电机实际转速ω_e和电机参考转速ω_ref计算出误差值Ⅰ；

误差值Ⅰ输入到速度环PI调节器2；速度环PI调节器2计算后得出交轴电流给定第一阶段的值并输入第二加法器3；

定子两相电流i_A、i_B经过CLARK变换模块10计算后得出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β，并输入到PARK逆变换模块11；

静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β通过PARK逆变换模块11计算后得出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d，并分别将实际交轴电流i_q输入到负载力矩辨识滑模观测器13和第四加法器6中，将实际直轴电流i_d输入到负载力矩辨识滑模观测器13和第三加法器5中；

电机实际转速ω_e、实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d经过负载力矩辨识滑模观测器13计算后得出负载力矩观测值T_L，并输入负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4；

负载力矩观测值T_L经过负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4计算后得出交轴电流给定第二阶段值并输入到第二加法器3；

交轴电流给定第二阶段值和交轴电流给定第一阶段的值通过第二加法器3得出最终的交轴电流给定值并输入到第四加法器6；

实际交轴电流i_q和交轴电流给定值通过第四加法器6得出误差值Ⅱ，并输入到电流环PI调节器7；

通过上位系统向第三加法器5输入直轴电流给定值直轴电流给定值和实际直轴电流i_d通过第三加法器5得出误差值Ⅲ，并输入到电流环PI调节器7；

误差值Ⅱ和误差值Ⅲ通过电流环PI调节器7计算后得出交轴电压给定和直轴电压给定并输入到PARK变换模块8；

转子位置θ_r、交轴电压给定和直轴电压给定经过PARK变换模块8计算后得出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β，并输入空间矢量调制模块9；

空间矢量调制模块9得出六路PWM波，并输入整流/三相逆变器模块16，整流/三相逆变器模块16控制永磁同步电机17运行。

以上所述的步骤中，实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d经过负载力矩辨识滑模观测器13计算后得出负载力矩观测值T_L的步骤如下：

基于PMSM数学模型的电流观测器18输出转子估算速度到第五加法器19；速度计算模块14输出电机实际转速ω_e到第五加法器19；

第五加法器19通过转子电机实际转速ω_e和转子估算速度计算后，得出转速差并把转速差输入到饱和函数模块20，由饱和函数模块20计算后得出控制函数Z_s，并分别将控制函数Z_s输入到低通滤波器21和第六加法器24；控制函数Z_s经过低通滤波器21(Z_es＝Z_s×ω_c/(s+ω_c)，ω_c为低通滤波器截止频率，s为复变量)通过计算得出等效控制函数Z_es，并输入到乘法器22；反馈增益模块23输出反馈增益l到乘法器22；乘法器22通过等效控制函数Z_es和反馈增益l计算后得出数值l×Z_es，并输入到第六加法器24；控制函数Z_s和数值l×Z_es经过第六加法器24计算后得出Z_s+l×Z_es，并将该值分别输入负载转矩观测值模块25和基于PMSM数学模型的电流观测器18；

负载转矩观测值模块25通过得出负载力矩观测值T_L，并输入负载力矩辨识值前馈补偿系数单元4。以上公式中：l为估算负载力矩的反馈增益系数，T_L为估算转矩值，Z_es为等效控制函数，Z_s为控制函数(s代表α和β)，p_n为极对数，J为转动惯量。

以上所述的基于PMSM数学模型的电流观测器18通过PARK逆变换模块11输出实际交轴电流i_q、实际直轴电流i_d以及负载转矩初始值获取转子速度

以上所述的负载转矩观测值模块25的计算公式通过如下的步骤推导：

永磁同步电机17在dq两相坐标下的电压方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_d={\mathrm{Ri}}_d+{\mathrm{pL}}_d{i}_d-{\mathrm{\ω}}_e{L}_q{i}_q\\ u_q={\mathrm{Ri}}_q+{\mathrm{pL}}_q{i}_q+{\mathrm{\ω}}_e(L_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_f)\end{array}\right.---\left(1\right)$

上式中，u_d、u_q分别为定子直轴电压和定子交轴电压；R为定子电阻；L_d、L_q分别为定子直轴电感和定子交轴电感；i_d、i_q为旋转坐标系下定子电流矢量，ψ_f为转子永磁体产生的磁势；ω_e为给定转速，p为微分式子；

永磁同步电机17的转矩方程为：

$T_e=\frac{3}{2}{P}_n[{\mathrm{\ψ}}_f{i}_q-(L_q-L_d)i_d{i}_q]---\left(2\right)$

上式中，L_d、L_q分别为定子直轴电感和定子交轴电感；i_d、i_q为旋转坐标系下定子电流矢量，ψ_f为转子永磁体产生的磁势；T_e为电磁转矩；P_n为电机极对数；

永磁同步电机17的运动方程为：

$J\frac{{\mathrm{d\ω}}_r}{\mathrm{dt}}=T_e-{\mathrm{B\ω}}_r-T_L---\left(3\right)$

上式中，u_d、u_q分别为定子直轴电压和定子交轴电压；R为定子电阻；L_d、L_q分别为定子直轴电感和定子交轴电感；ψ_f为转子永磁体产生的磁势；J为转动惯量；T_e、T_L分别为电磁转矩和负载转矩；B为粘滞摩擦系数；ω_r为电机机械角速度；P_n为电机极对数。

因为电气时间常数远小于机械时间常数，可以认为在控制周期内负载转矩恒定，综合式(1)-式(3)，得到永磁同步电机状态方程如式(4)所示：

$\frac{{\mathrm{d\ω}}_e}{\mathrm{dt}}=\frac{1.5p_n^2}{J}[{\mathrm{\ψ}}_f{i}_q+(L_d-L_q)i_d{i}_q]-\frac{p_n}{J}{T}_L-\frac{B}{J}{\mathrm{\ω}}_e---\left(4\right)$

其中ω_e为电机转子实际角速度，P_n为电机极对数；ψ_f为转子永磁体产生的磁势；i_d、i_q为旋转坐标系下定子电流矢量，L_d、L_q分别为定子直轴电感和定子交轴电感；J为转动惯量；T_L为负载转矩；B为粘滞摩擦系数。

以负载转矩和转子电角速度作为状态变量，构造的传统负载力矩辨识滑模观测器速度估算的公式如下：

$\frac{d{\widehat{\mathrm{\ω}}}_e}{\mathrm{dt}}=\frac{1.5p_n^2}{J}[{\mathrm{\ψ}}_f{i}_q+(L_d-L_q)i_d{i}_q]-l{Z}_{\mathrm{es}}-\frac{B}{J}{\widehat{\mathrm{\ω}}}_e-Z_s---\left(5\right)$

式中：为饱和函数，k为滑模增益；l为估算力矩值反馈增益；为电机转子估算角速度，Z_es由控制函数Z_s经低通滤波器滤波而得，称为等效控制函数，即

Z_es＝Z_s×ω_c/(s+ω_c)  (6)

式(6)中ω_c为低通滤波器截止频率，用式(5)减式(4)得滑模观测器的误差动态方程如下所示：

$\frac{d{\widetilde{\mathrm{\ω}}}_e}{\mathrm{dt}}=\frac{p_n}{J}{\tilde{T}}_L-{\mathrm{lZ}}_{\mathrm{es}}-\frac{B}{J}{\widetilde{\mathrm{\ω}}}_e-Z_e---\left(7\right)$

根据滑模控制理论，定义如下的滑模面：

$S\left(x\right)={\widetilde{\mathrm{\ω}}}_e={\widehat{\mathrm{\ω}}}_e-{\mathrm{\ω}}_e=0---\left(8\right)$

当系统进入稳态，在滑模面上进行滑动时，满足可得

$T_L=\frac{J}{p_n}({\mathrm{lZ}}_{\mathrm{es}}+Z_s)---\left(9\right)$

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.永磁同步电机的负载扰动补偿装置，包括与永磁同步电机(17)相连接的负载扰动补偿装置，该负载扰动补偿装置包括第一加法器(1)、速度环PI调节器(2)、第二加法器(3)、负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)、第三加法器(5)、第四加法器(6)、电流环PI调节器(7)、Park变换模块(8)、空间矢量调制模块(9)、Clark变换模块(10)、Park逆变换模块(11)、负载力矩辨识滑模观测器(13)、速度计算模块(14)和整流/三相逆变器模块(16)；其特征是：所述永磁同步电机(17)通过内置的位置传感器(12)和电流传感器(15)分别输出转子位置θ_r和定子两相电流i_A、i_B，该转子位置θ_r分别输入到PARK变换模块(8)、PARK逆变换模块(11)以及速度计算模块(14)；该定子两相电流i_A、i_B输入CLARK变换模块(10)；

所述速度计算模块(14)输出电机实际转速ω_e到第一加法器(1)和负载力矩辨识滑模观测器(13)中；

第一加法器(1)通过电机参考转速ω_ref和电机实际转速ω_e输出误差值Ⅰ到速度环PI调节器(2)；

速度环PI调节器(2)输出交轴电流给定第一阶段的值到第二加法器(3)；

CLARK变换模块(10)输出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β到PARK逆变换模块(11)；PARK逆变换模块(11)输出实际交轴电流i_q到负载力矩辨识滑模观测器(13)和第四加法器(6)中，并输出实际直轴电流i_d到负载力矩辨识滑模观测器(13)和第三加法器(5)中；

负载力矩辨识滑模观测器(13)输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)；

负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)输出交轴电流给定第二阶段值到第二加法器(3)；

第二加法器(3)输出最终的交轴电流给定值到第四加法器(6)；

第四加法器(6)输出误差值Ⅱ到电流环PI调节器(7)；

第三加法器(5)通过直轴电流给定值和实际直轴电流i_d输出误差值Ⅲ到电流环PI调节器(7)；

电流环PI调节器(7)输出交轴电压给定和直轴电压给定到PARK变换模块(8)；

PARK变换模块(8)输出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β到空间矢量调制模块(9)；

空间矢量调制模块(9)输出六路PWM波到整流/三相逆变器模块(16)，整流/三相逆变器模块(16)控制永磁同步电机(17)运行。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置，其特征是：所述负载力矩辨识滑模观测器(13)包括基于PMSM数学模型的电流观测器(18)、第五加法器(19)、饱和函数模块(20)、低通滤波器(21)、反馈增益模块(23)、第六加法器(24)、乘法器(22)和负载转矩观测值模块(25)；

PARK逆变换模块(11)输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d到基于PMSM数学模型的电流观测器(18)；

所述速度计算模块(14)输出电机实际转速ω_e到第五加法器(19)；

基于PMSM数学模型的电流观测器(18)输出转子估算速度到第五加法器(19)；

第五加法器(19)通过电机实际转速ω_e和转子估算速度输出转速差到饱和函数模块(20)，

饱和函数模块(20)输出控制函数Z_s到低通滤波器(21)和第六加法器(24)；

低通滤波器(21)输出等效控制函数Z_es到乘法器(22)；

反馈增益模块(23)输出反馈增益l到乘法器(22)；

乘法器(22)输出的数值l×Z_es到第六加法器(24)；

第六加法器(24)输出负载转矩初始值到负载转矩观测值模块(25)和基于PMSM数学模型的电流观测器(18)；

负载转矩观测值模块(25)输出负载力矩观测值T_L到负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)。

3.永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法；其特征是：通过位置传感器(12)获取永磁同步电机(17)的转子位置θ_r，并分别输入PARK变换模块(8)、PARK逆变换模块(11)以及速度计算模块(14)；通过电流传感器(15)获取永磁同步电机(17)的定子两相电流i_A、i_B，并输入到CLARK变换模块(10)；

转子位置θ_r由速度计算模块(14)计算后得出电机实际转速ω_e，并将电机实际转速ω_e输入第一加法器(1)和负载力矩辨识滑模观测器(13)中；

通过上位系统输入给定转速ω_ref到第一加法器(1)，第一加法器(1)通过电机实际转速ω_e和给定转速ω_ref得出误差值Ⅰ；

误差值Ⅰ输入到速度环PI调节器(2)；由速度环PI调节器(2)计算得出交轴电流给定第一阶段的值并输入第二加法器(3)；

定子两相电流i_A、i_B由CLARK变换模块(10)得出静止坐标系下定子两相电流i_α、i_β，并输入PARK逆变换模块(11)；PARK逆变换模块(11)得出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d，并将实际交轴电流i_q输入到负载力矩辨识滑模观测器(13)和第四加法器(6)中，将实际直轴电流i_d输入到负载力矩辨识滑模观测器(13)和第三加法器(5)中；

电机实际转速ω_e、实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d通过负载力矩辨识滑模观测器(13)的计算后得出负载力矩观测值T_L，并输入负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)；由负载力矩辨识值前馈补偿系数单元(4)得出交轴电流给定第二阶段值并输入到第二加法器(3)；

交轴电流给定第二阶段值和出交轴电流给定第一阶段的值由第二加法器(3)得出最终的交轴电流给定值并输入到第四加法器(6)；

第四加法器(6)通过实际交轴电流i_q和交轴电流给定值得出误差值Ⅱ，并输入到电流环PI调节器(7)；

通过上位系统向第三加法器(5)输入直轴电流给定值第三加法器(5)通过直轴电流给定值和实际直轴电流i_d得出误差值Ⅲ，并输入到电流环PI调节器(7)；

误差值Ⅱ和误差值Ⅲ通过电流环PI调节器(7)计算后得出交轴电压给定和直轴电压给定并输入到PARK变换模块(8)；PARK变换模块(8)得出静止两相坐标系下电压分量U_α、U_β，并输入到空间矢量调制模块(9)；空间矢量调制模块(9)得出六路PWM波，并输入整流/三相逆变器模块(16)，整流/三相逆变器模块(16)控制永磁同步电机(17)运行。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法，其特征是：所述直轴电流给定值

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法，其特征是：所述负载力矩辨识滑模观测器(13)的使用方法如下：

基于PMSM数学模型的电流观测器(18)输出转子估算速度到第五加法器(19)，所述速度计算模块(14)输出电机实际转速ω_e到第五加法器(19)；第五加法器(19)通过转子估算速度和电机实际转速ω_e得出转速差并输入到饱和函数模块(20)，由饱和函数模块(20)计算后得出控制函数Z_s，并分别输入到低通滤波器(21)和第六加法器(24)；

低通滤波器(21)得出等效控制函数Z_es，并输入到乘法器(22)；

反馈增益模块(23)输出反馈增益l到乘法器(22)；乘法器(22)得出的数值l×Z_es，并输入到第六加法器(24)；

第六加法器(24)得出负载转矩初始值，并分别输入负载转矩观测值模块(25)和基于PMSM数学模型的电流观测器(18)。

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法，其特征是：所述基于PMSM数学模型的电流观测器(18)通过第六加法器(24)得出负载转矩初始值以及PARK逆变换模块(11)输出实际交轴电流i_q和实际直轴电流i_d计算后获得转子速度 ${\widehat{\mathrm{\ω}}}_e.$

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机的负载扰动补偿装置的使用方法，其特征是：所述负载转矩观测值模块(25)通过计算公式得出负载力矩观测值T_L。