CN114567226A - 考虑铁损耗的pmsm调速系统变趋近律滑模控制方法 - Google Patents

考虑铁损耗的pmsm调速系统变趋近律滑模控制方法 Download PDF

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CN114567226A CN202210323437.3A CN202210323437A CN114567226A CN 114567226 A CN114567226 A CN 114567226A CN 202210323437 A CN202210323437 A CN 202210323437A CN 114567226 A CN114567226 A CN 114567226A
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Abstract

本发明考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法涉及永磁同步电机最小损耗调速技术领域，该方法以铁损转矩为纽带，设计了最小损耗目标下的PMSM滑模速度控制器；首先，提出了一种基于虚拟损耗功率泰勒级数展开的最小损耗点d轴电流补偿方法，以实现不同工况下的电机最小损耗控制；其次，为了消除铁损耗对调速性能的影响，建立了包含铁损耗的PMSM转速跟踪模型，将最小损耗控制与转速控制联系起来；提出一种基于干扰估计的自适应滑模趋近律，避免滑模增益过高带来的系统能耗与滑模抖振，通过调整系统状态达到滑模面的速度削弱抖振。此外，通过将开关函数加到控制量的导数上有效降低了抖振，实现不确定环境下对设定转速的快速跟随。

Description

考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法
技术领域
本发明涉及考虑铁损耗永磁同步电机速度控制领域，主要涉及一种考虑铁损耗情况下永磁同步电机调速系统变趋近律滑模控制方法。
背景技术
永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有效率高，结构简单，过载能力强，易于维护等特点，在机器人，电动汽车，医疗设备，航空航天等领域得到了广泛的应用。一般情况下，为了获得最大的功率密度和最小的铜耗，PMSM的极对数往往比异步电机的极对数多。因此，转子速度相同时，PMSM的工作频率高，铁心损耗也大，这将导致电机温度的升高，而过高的电机温度将使PMSM的永久磁铁退磁。通常，为了简化PMSM的数学模型，都是假设忽略铁损的存在。然而从某种意义上说，该假设也是阻碍各种控制策略的控制性能进一步提升、控制精度进一步提高的根源，尤其是在PMSM有限能量供电条件下(如在电动汽车等应用领域)。因为忽略铁损的数学模型并不能反映电机的实际运行状况，以此为基础推导出来的控制策略在实际应用中必然会体现出其局限性。此外，PMSM的转速控制中存在着各种不确定性扰动，影响着PMSM调速性能的提高。为此，本发明提出了一种考虑铁损耗的PMSM转速控制方法。该方法将PMSM的最小损耗控制与转速控制结合起来，实现了最小损耗目标下的转速控制。
发明内容
本发明以有限能量供给应用领域下的永磁同步电机为研究对象，针对PMSM的建模与控制中常忽略铁损的存在，从根本上制约了其控制性能和控制精度提高的问题，提出考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法，在d轴，提出了一种基于虚拟损耗功率的PMSM最小损耗控制方法，该方法不会引起电机额外的损耗，避免了传统搜索方法中，控制量的不连续变化引起的转速波动，极大的缩短了收敛到最小损耗工作点的时间；在q轴，考虑铁损的影响，建立了包含铁损耗的PMSM转速跟踪模型，提出了基于扰动估计的自适应滑模趋近律转速控制方法，提高了系统的动态响应与抗扰动能力。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
本发明考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法，其方法包括如下步骤：
步骤一：利用数据采集模块获得永磁同步电机的实时速度ωm、实时位置θ、实时三相定子电压ua、ub、uc和实时三相定子电流ia、ib、ic；上述数据采集模块包括速度传感器、位置传感器、电压传感器和电流传感器；
步骤二：将步骤一获得的实时三相定子电压ua、ub、uc和实时三相定子电流ia、ib、ic通过三相/两相变换和同步旋转变换等效成同步旋转坐标系上的直流电压ud、uq和直流电流id、iq；
步骤三：将步骤二获得的直流电压ud、uq，PMSM的电角速度ωe以及施加的微小直流信号ε输入最小损耗算法，以获得最优的d轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000021
步骤四：将步骤一获得的实时速度ωm与给定速度ω*做差值运算，求得速度跟踪误差em＝ωm-ω*；将速度跟踪误差em，直流电压ud、uq和直流电流id、iq输入速度控制器，以获得最优的q轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000022
步骤五：将步骤三获得的最优的d轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000023
步骤四获得的最优的q轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000024
分别与测量的直流电流id、iq做差，并将差值输入到PI控制器，再经过坐标变换、空间矢量调制技术产生驱动PMSM运动的控制信号。
本发明的有益效果如下：
1)提出了一种基于虚拟损耗功率泰勒级数展开的最小损耗点d轴电流补偿方法，以实现不同工况下的电机最小损耗控制。
2)建立了包含铁损的PMSM转速跟踪模型，将最小损耗控制与转速控制联系起来。
3)提出了一种基于干扰估计的自适应滑模趋近律，避免滑模增益过高带来的系统能耗，通过调整系统状态到达滑模面的速度削弱抖振。
4)通过将开关函数加到控制量的导数上有效降低了抖振，实现了不确定环境下对设定转速的快速跟随。
5)本发明的方法简单易于实现，适用面广，适宜广泛推广应用。
附图说明
图1是本发明考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法结构原理图。
图2是本发明最小损耗算法的原理图。
图3是本发明PMSM的可控损耗与idt之间的关系。
图4是本发明速度控制器结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法结构原理图。首先，利用电压、电流传感器获取电机三相静止坐标系下的电压、电流信号；然后经过坐标变换环节，将三相静止坐标系下的电压、电流信号转化为同步旋转坐标系下的电压、电流信号；接着将同步旋转坐标系下的电压、电流信号以及传感器测量的速度信息输入最小损耗算法模块，获得最小损耗控制目标下的d轴电流给定值；与此同时，将测量的同步旋转坐标系下的电压、电流信号和速度误差信号输入到速度控制器中，获得电机的q轴电流给定值。由此，完成了d轴和q轴给定值的获取，实现了考虑铁损耗的PMSM最小损耗目标下的转速控制。
图2是图1中最小损耗算法模块的原理图。它的输入量为电压、电流、速度传感器检测到的电压、电流和速度信息，经过中间的最小损耗算法处理，得到d轴电流的给定值。
图3是PMSM的可控损耗与idt之间的关系，PMSM的可控损耗是关于d轴电流分量的凹函数，存在唯一的最小值点。
图4是图1中速度控制器的原理图。它的输入量为电压、电流传感器检测到的电压、电流信息以及实际速度和给定速度的误差em，经过基于扰动估计滑模趋近律的滑模控制算法处理，得到q轴电流的给定值。
本发明考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法，包括如下步骤：
步骤一：利用数据采集模块获得永磁同步电机的实时速度ωm、实时位置θ、实时三相定子电压ua、ub、uc和实时三相定子电流ia、ib、ic；上述数据采集模块包括速度传感器、位置传感器、电压传感器和电流传感器；
步骤二：将步骤一获得的实时三相定子电压ua、ub、uc和实时三相定子电流ia、ib、ic通过三相/两相变换和同步旋转变换等效成同步旋转坐标系上的直流电压ud、uq和直流电流id、iq；
步骤三：将步骤二获得的直流电压ud、uq，PMSM的电角速度ωe以及施加的微小直流信号ε输入最小损耗算法，以获得最优的d轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000031
步骤四：将步骤一获得的实时速度ωm与给定速度ω*做差值运算，求得速度跟踪误差em＝ωm-ω*；将速度跟踪误差em，直流电压ud、uq和直流电流id、iq输入速度控制器，以获得最优的q轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000041
步骤五：将步骤三获得的最优的d轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000042
步骤四获得的最优的q轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000043
分别与测量的直流电流id、iq做差，并将差值输入到PI控制器，再经过坐标变换、空间矢量调制技术产生驱动PMSM运动的控制信号。
具体实施步骤如下：
1.最小损耗算法
(1)建立考虑铁损耗的PMSM数学模型
永磁同步电机d-q坐标系中的电压方程为
Figure BDA0003572586140000044
Figure BDA0003572586140000045
转矩方程为
Figure BDA0003572586140000046
式中：ud，uq分别为d轴电压，q轴电压；Rs为定子电阻；RFe为铁损电阻；idt为d轴弱磁电流；iqt为q轴转矩电流；ψf为磁链；Ld，Lq分别为d-q轴电感；ωe为电角速度；Te为电磁转矩；P为极对数。
永磁同步电机的运动方程为
Figure BDA0003572586140000047
式中：B为粘性摩擦系数，ωm为速度，J为转动惯量，TL为负载转矩。
当电机处于稳定运行时，d-q轴铁损电流可以表示为
Figure BDA0003572586140000048
Figure BDA0003572586140000049
式中：idf，iqf分别为d轴铁损电流，q轴铁损电流。
(2)建立PMSM最小损耗控制的损耗模型
永磁同步电机的铜损耗PCu为
Figure BDA0003572586140000051
式中：id为d轴电流，iq为q轴电流。
永磁同步电机的铁损耗PFe为
Figure BDA0003572586140000052
永磁同步电机的可控损耗PE(idt)为铜损耗PCu和铁损耗PFe之和
PE(idt)＝PFe+PCu (9)
将式(7)和式(8)带入式(9)可得永磁同步电机的可控损耗PE(idt)
Figure BDA0003572586140000053
由式(3)可以得到iqt＝2Te/[3P(ψf+(Ld-Lq)idt)]，将iqt带入式(10)，可以将PMSM的可控损耗PE(idt)重新写为
Figure BDA0003572586140000054
(3)最小损耗目标的d轴电流给定值计算
PMSM损耗功率与idt的关系示意图如图3所示。该曲线是电机空载运行在2000rpm工况下，以不同的idt给定值进行扫描测试得到的。由图3可以看出，随着idt从1A变化到-8A，可控损耗功率先降低后升高(其他工况下可得到类似的曲线)，存在唯一的最小损耗工作点，最小损耗工作点满足dPE/didt＝0。针对传统基于模型的最小损耗算法不易求出内置式永磁同步电机最优的idt，本发明提出了一种基于虚拟损耗功率电流补偿的方法以获取最优的idt。
将一个强度为ε的微小直流信号叠加到idt上。将微小直流信号ε与idt叠加后，在线重构出叠加小信号后电机的损耗功率。由于该信号并不是注入到电机驱动系统中，而是通过数学的方式进行叠加，因此该信号引起的电机损耗功率的变化是虚拟的。由此，将叠加信号后电机的损耗功率称为虚拟损耗功率。虚拟损耗功率是一个关于叠加信号ε的函数，不妨将虚拟损耗功率表示为
Figure BDA00035725861400000610
使用泰勒级数将
Figure BDA0003572586140000061
在零点展开，可以得到
Figure BDA0003572586140000062
式中：
Figure BDA0003572586140000063
为不叠加微小直流信号ε时的损耗，且
Figure BDA0003572586140000064
因为叠加信号的强度非常小，式(12)中的一阶分量在永磁同步电机损耗功率的变化中占主导地位，可以将其中的高阶分量忽略。由此得到虚拟损耗功率
Figure BDA0003572586140000065
在零点的一阶泰勒级数展开式为
Figure BDA0003572586140000066
叠加信号后，永磁同步电机的虚拟损耗功率为
Figure BDA0003572586140000067
式中：
Figure BDA0003572586140000068
联立式(9)、式(13)和式(14)可得(dPE/didt)ε的表达式为
Figure BDA0003572586140000069
由图3可以看出，当idt位于最小损耗工作点右侧时，式(15)大于零，应当减小idt使其向左移动；当idt位于最小损耗工作点左侧时，式(15)小于零，应当增大idt使其向右移动。由此设计了如图2所示的基于虚拟损耗功率法的电流补偿策略。通过最小损耗算法求取补偿电流Δidt如图2所示，并最终获取d轴电流给定值
Figure BDA0003572586140000071
2.速度控制器
(1)建立考虑铁损耗的PMSM转速控制模型
依据式(3)将电磁转矩重新写为
Figure BDA0003572586140000072
式中：TFe＝(3P/2)[ψfiqf+(Ld-Lq)idiqf+(Ld-Lq)idf(iq-iqf)]，TFe是由铁损耗产生的铁损耗转矩。
令速度跟踪误差em＝ω*-ωm。由式(4)和(16)可得：
Figure BDA0003572586140000073
考虑电流传感器、转速传感器的测量噪声，将式(17)重新写为
Figure BDA0003572586140000074
式中：
Figure BDA0003572586140000075
Figure BDA0003572586140000076
为q轴电流给定值，d表示电流传感器、转速传感器的测量噪声、电流跟踪误差以及负载扰动等不确定因素，d＝d1+d2+d3。其中：
Figure BDA0003572586140000077
Figure BDA0003572586140000078
Figure BDA0003572586140000079
式中：Δω速度测量误差，Δid和Δiq分别为d轴和q轴电流的测量误差。
(2)基于扰动估计滑模趋近律的PMSM速度控制
选取如下滑模面
Figure BDA00035725861400000710
式中：c、β、α分别为滑模面的设计参数，表示滑模面sm中em、
Figure BDA00035725861400000711
和γ(em)的权值，c＞0,β＞0，α＞0，并且γ(em)表示为
Figure BDA0003572586140000081
式中：
Figure BDA0003572586140000082
指数p/q中的g是正奇数，p＝1，且0＜p/g＜1,l1为em项的权值，l2为
Figure BDA0003572586140000083
项的权值，l1＝(2-p/g)δp/g-1，l2＝(p/g-1)δp/g-2，δ为|em|的分界点，δ是正整数。p、q、l1、l2和δ均为滑模面的设计参数。
令
Figure BDA00035725861400000817
由于负载是慢扰动信号且电流和速度测量噪声很小，满足
Figure BDA0003572586140000085
Figure BDA0003572586140000086
为D的估计值，
Figure BDA0003572586140000087
的自适应估计率
Figure BDA0003572586140000088
设计为如下形式
Figure BDA0003572586140000089
式中：λ为自适应估计率
Figure BDA00035725861400000810
的设计参数，λ为正整数。
将滑模趋近律设计为如下形式：
Figure BDA00035725861400000811
式中：k1为滑模趋近律的设计参数，表示滑模趋近律
Figure BDA00035725861400000812
中sm项的权值，k1为正整数。
设计考虑铁损耗的PMSM速度控制律为：
Figure BDA00035725861400000813
依据式(22)设计速度控制器如图4所示。将ωm与ω*做差值运算，求得速度跟踪误差em＝ωm-ω*；将速度跟踪误差em，直流电压ud、uq和直流电流id、iq输入速度控制器，以获得q轴电流给定值
Figure BDA00035725861400000814
将获取的d轴电流给定值
Figure BDA00035725861400000815
q轴电流给定值
Figure BDA00035725861400000816
与测量的直流电流id、iq做差，并将差值输入到PI控制器，再经过坐标变换、空间矢量调制技术产生驱动PMSM运动的控制信号。

Claims (3)

1.考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：利用数据采集模块获得永磁同步电机的实时速度ωm、实时位置θ、实时三相定子电压ua、ub、uc和实时三相定子电流ia、ib、ic；上述数据采集模块包括速度传感器、位置传感器、电压传感器和电流传感器；
步骤二：将步骤一获得的实时三相定子电压ua、ub、uc和实时三相定子电流ia、ib、ic通过三相/两相变换和同步旋转变换等效成同步旋转坐标系上的直流电压ud、uq和直流电流id、iq；
步骤三：将步骤二获得的直流电压ud、uq，PMSM的电角速度ωe以及施加的微小直流信号ε输入最小损耗算法，以获得最优的d轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000011
步骤四：将步骤一获得的实时速度ωm与给定速度ω*做差值运算，求得速度跟踪误差em＝ωm-ω*；将速度跟踪误差em，直流电压ud、uq和直流电流id、iq输入速度控制器，以获得最优的q轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000012
步骤五：将步骤三获得的最优的d轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000013
步骤四获得的最优的q轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000014
分别与测量的直流电流id、iq做差，并将差值输入到PI控制器，再经过坐标变换、空间矢量调制技术产生驱动PMSM运动的控制信号。
2.如权利要求1所述的考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法，其特征在于，步骤三所述最小损耗算法包括如下步骤：
(1)建立考虑铁损耗的PMSM数学模型
永磁同步电机d-q坐标系中的电压方程为
Figure FDA0003572586130000015
Figure FDA0003572586130000016
转矩方程为
Figure FDA0003572586130000017
式中：ud，uq分别为d轴电压，q轴电压；Rs为定子电阻；RFe为铁损电阻；idt为d轴弱磁电流；iqt为q轴转矩电流；ψf为磁链；Ld，Lq分别为d-q轴电感；ωe为电角速度；Te为电磁转矩；P为极对数；
永磁同步电机的运动方程为
Figure FDA0003572586130000021
式中：B为粘性摩擦系数，ωm为速度，J为转动惯量，TL为负载转矩；
当电机处于稳定运行时，d-q轴铁损电流可以表示为
Figure FDA0003572586130000022
Figure FDA0003572586130000023
式中：idf，iqf分别为d轴铁损电流，q轴铁损电流；
(2)建立PMSM最小损耗控制的损耗模型
永磁同步电机的铜损耗PCu为
Figure FDA0003572586130000024
式中：id为d轴电流，iq为q轴电流；
永磁同步电机的铁损耗PFe为
Figure FDA0003572586130000025
永磁同步电机的可控损耗PE(idt)为铜损耗PCu和铁损耗PFe之和
PE(idt)＝PFe+PCu (9)
将式(7)和式(8)带入式(9)可得永磁同步电机的可控损耗PE(idt)
Figure FDA0003572586130000026
由式(3)可以得到iqt＝2Te/[3P(ψf+(Ld-Lq)idt)]，将iqt带入式(10)，可以将PMSM的可控损耗PE(idt)重新写为
Figure FDA0003572586130000031
(3)最小损耗目标的d轴电流给定值计算
将一个强度为ε的微小直流信号叠加到idt上，微小直流信号ε与idt叠加后，在线重构出叠加小信号后电机的虚拟损耗功率
Figure FDA0003572586130000032
使用泰勒级数将
Figure FDA0003572586130000033
在零点展开，得到
Figure FDA0003572586130000034
式中：
Figure FDA0003572586130000035
为不叠加微小直流信号ε时的损耗，且
Figure FDA0003572586130000036
将式(12)中的高阶分量忽略，得到虚拟损耗功率
Figure FDA0003572586130000037
在零点的一阶泰勒级数展开式为
Figure FDA0003572586130000038
叠加信号后，永磁同步电机的虚拟损耗功率为
Figure FDA0003572586130000039
式中：
Figure FDA00035725861300000310
联立式(9)、式(13)和式(14)可得(dPE/didt)ε的表达式为
Figure FDA00035725861300000311
当idt位于最小损耗工作点右侧时，式(15)大于零，应当减小idt使其向左移动；当idt位于最小损耗工作点左侧时，式(15)小于零，应当增大idt使其向右移动；通过最小损耗算法求取补偿电流Δidt，最终获取d轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000041
3.如权利要求2所述的考虑铁损耗的PMSM调速系统变趋近律滑模控制方法，其特征在于，所述步骤四包括如下步骤：
(1)建立考虑铁损耗的PMSM转速控制模型
依据式(3)将电磁转矩重新写为
Figure FDA0003572586130000042
式中：TFe＝(3P/2)[ψfiqf+(Ld-Lq)idiqf+(Ld-Lq)idf(iq-iqf)]，TFe是由铁损耗产生的铁损耗转矩；
令速度跟踪误差em＝ω*-ωm；由式(4)和(16)可得：
Figure FDA0003572586130000043
考虑电流传感器、转速传感器的测量噪声，将式(17)重新写为
Figure FDA0003572586130000044
式中：
Figure FDA0003572586130000045
Figure FDA0003572586130000046
为q轴电流给定值，d表示电流传感器、转速传感器的测量噪声、电流跟踪误差以及负载扰动不确定因素，d＝d1+d2+d3；其中：
Figure FDA0003572586130000047
Figure FDA0003572586130000048
Figure FDA0003572586130000049
式中：Δω速度测量误差，Δid和Δiq分别为d轴和q轴电流的测量误差；
(2)基于扰动估计滑模趋近律的PMSM速度控制
选取如下滑模面
Figure FDA0003572586130000051
式中：c、β、α分别为滑模面的设计参数，表示滑模面sm中em、
Figure FDA0003572586130000052
和γ(em)的权值，c＞0,β＞0，α＞0，并且γ(em)表示为
Figure FDA0003572586130000053
式中：
Figure FDA0003572586130000054
指数p/q中的g是正奇数，p＝1，且0＜p/g＜1,l1为em项的权值，l2为
Figure FDA0003572586130000055
项的权值，l1＝(2-p/g)δp/g-1，l2＝(p/g-1)δp/g-2，δ为|em|的分界点，δ是正整数；p、q、l1、l2和δ均为滑模面的设计参数；
令
Figure FDA0003572586130000056
由于负载是慢扰动信号且电流和速度测量噪声很小，满足
Figure FDA0003572586130000057
Figure FDA0003572586130000058
为D的估计值，
Figure FDA0003572586130000059
的自适应估计率
Figure FDA00035725861300000510
设计为如下形式
Figure FDA00035725861300000511
式中：λ为自适应估计率
Figure FDA00035725861300000512
的设计参数，λ为正整数；
将滑模趋近律设计为如下形式：
Figure FDA00035725861300000513
式中：k1为滑模趋近律的设计参数，表示滑模趋近律
Figure FDA00035725861300000514
中sm项的权值，k1为正整数；
设计考虑铁损耗的PMSM速度控制律为：
Figure FDA00035725861300000515
依据式(22)设计速度控制器，将ωm与ω*做差值运算，求得速度跟踪误差em＝ωm-ω*；将速度跟踪误差em，直流电压ud、uq和直流电流id、iq输入速度控制器，以获得q轴电流给定值
Figure FDA00035725861300000516
将获取的d轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000061
q轴电流给定值
Figure FDA0003572586130000062
与测量的直流电流id、iq做差，并将差值输入到PI控制器，再经过坐标变换、空间矢量调制技术产生驱动PMSM运动的控制信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115356624A (zh) * 2022-08-15 2022-11-18 小米汽车科技有限公司 电机铁耗确定方法、装置、车辆、存储介质及芯片
CN116749786A (zh) * 2023-06-26 2023-09-15 上海大学 一种模块化轴向磁通电机系统效率优化控制方法及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115356624A (zh) * 2022-08-15 2022-11-18 小米汽车科技有限公司 电机铁耗确定方法、装置、车辆、存储介质及芯片
CN116749786A (zh) * 2023-06-26 2023-09-15 上海大学 一种模块化轴向磁通电机系统效率优化控制方法及系统
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