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专利号: 2022111421600
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:建立永磁同步电机的理想状态模型;

S2:对永磁同步电机模型中的电磁转矩与负载转矩进行解耦;

S3:在线性滑模面中引入终端吸引子,获得终端滑模面;

S4:列出形式为式1的趋近律:

其中k1>0,k2>0,a>1,0<b<1,p>q,且p和q为正奇数;

根据滑模的存在条件,构建形式为式2的李雅普诺夫不等式:S5:将终端滑模面与新型趋近律结合,获取滑模控制器函数。

2.根据权利要求1所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,步骤S1中,对永磁同步电机做出以下假设:永磁体的磁动势固定不变;电机反电势为正弦形式;电机转子上不存在阻尼绕组;电机感应电动势和气隙磁场都是按正弦分布,且磁场无谐波;三相定子绕组在定子空间中呈对称分布,三相绕组中的各个电枢电阻均相等,三相绕组中的各电感相等;电机铁芯没有永磁饱和,电机中没有涡流损耗;电机周围环境温度对电机没有影响。

3.根据权利要求2所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,步骤S1中进一步假设id=0的控制方式,其在d-q坐标系下永磁同步电机的模型为式3-7:Uq=Rsiq+λq+ωeλd          (式3)Ud=Rsid+λd+ωeλd          (式4)λq=Lqiq               (式5)λd=Ldid+Lmdidf             (式6)ωe=npωr              (式7)其中:id为定子电流d轴分量,iq为定子电流q轴分量,Ud为定子电压d轴分量,Uq为定子电压q轴分量,Rs为定子电阻,Ld为定子d轴电感,Lq分别为定子q轴电感,ωe为转子电角速度,ωr为转子机械角速度,λd、λq为d、q轴定子磁链,Lmd为d轴的互感,idf为d轴等效磁化电流,np为极对数。

4.根据权利要求3所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,步骤S2中,永磁同步电机电磁转矩和机械转矩方程为:Te=3np[LmdIdfiq+(Ld-Lq)idiq]/2        (式8)Te=Jωr+Tl            (式9)式中:Te是电磁转矩;Tl是负载转矩;J是转动惯量;

当采用id=0的矢量控制策略时,该电机的电磁转矩方程为:λd=λq                (式10)λq=Lqiq               (式11)其中,np为极对数,Lmd为d轴的互感,idf为d轴等效磁化电流,iq为定子电流q轴分量。

5.根据权利要求1所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,步骤S3中所述终端滑模面的获取方法包括如下步骤:S31,选取线性滑模面,其形式为式13:

s=λ1x1+λ2x2+…λnxn            (式13)其中,{λ1,…,λn}满足赫尔维茨条件;

S32,在步骤S31选取的线性滑模面中引入终端吸引子,得到基本形式为式14-式15的终端滑模面:其中,p>q>0,β>0。

6.根据权利要求5所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于:将终端滑模面的式15转化为式16的非奇异终端滑模面:

7.根据权利要求6所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,步骤S5具体包括如下步骤:S51:确定滑模控制器的设计状态方程,其形式为式17:其中,ω为实际转速,iq为定子电流q轴分量,np为极对数,J是转动惯量,Tl是负载转矩,为永磁磁链;

对式16求导得式18:

将式2、式17与式18联立,得式19,即控制器函数:其中,k1、k2和k3为可变趋近律系数。

8.根据权利要求1所述的基于新型趋近律的永磁同步电机非奇异终端滑模控制方法,其特征在于,所述永磁同步电机的选用参数为:定子电阻R=2.46Ω;d、q轴电感Ld=Lq=6.35mH;永磁磁链转动质量J=1.02g·m2;粘滞摩擦系数B=0.0001;极对数P=4;额定转速3000r/min,逆变器开关频率为15kHz。