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专利号: 202211038251X
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-10-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于滑模观测的风机电动变桨距电机驱动控制方法,永磁同步电机速度由滑模速度控制器控制,负载转矩观测器对负载转矩进行观测,负载转矩观测器的输出用于对滑模速度控制器的输出进行负载转矩补偿;其特征在于,负载转矩观测器根据负载转矩给定值的变化和负载转矩观测值的变化对反馈增益进行调整,依据转子角速度ω和电流iq对负载转矩进行观测,得到新的负载转矩观测值;q轴转矩电流给定值为转矩电流给定分量与转矩电流补偿分量之和;

滑模速度控制器的状态变量为

*

其中,ω是转子角速度,ω 是给定转子角速度;滑模速度控制器的滑模面为s=cx1+x2,c为滑模面参数,且c>0;滑模速度控制器输出负载转矩给定值 和转矩电流给定分量i′q为其中,J是转动惯量,p是电机极对数,ψf是永磁体磁链;系数k1、k2、k3、k4为速度滑模控制的指数趋近率系数,且k1>0,k2>0,1<k3<2,k4>0;

负载转矩观测器为

其中, 为负载转矩观测值, 是转子角速度估计值,g是负载转矩观测器的反馈增益且g<0; kg是负载转矩观测器的滑模增益且kg≤‑|e2/J|,为负载转矩观测误差,TL为负载转矩。

2.如权利要求1所述的基于滑模观测的风机电动变桨距电机驱动控制方法,其特征在于,负载转矩观测器根据负载转矩给定值的变化和负载转矩观测值的变化对反馈增益进行调整的方法是:步骤1、负载转矩观测器依据现有反馈增益g值对负载转矩TL进行观测,得到负载转矩观测值 滑模速度控制器进行控制运算得到负载转矩给定值步骤2、计算

步骤3、判断 是否大于ε1;当 大于ε1时,取反馈增益g等于gmin并退出;当小于等于ε1时,进入步骤4;

步骤4、判断 是否大于ε2;当 大于ε2时,取反馈增益g等于gmin并退出;

当 小于等于ε2时,取反馈增益g等于gmax并退出;

ε1为给定转矩变化比较阈值,且ε1>0;ε2为观测转矩变化比较阈值,且ε2>0;gmax为反馈增益高值,gmin为反馈增益低值,且gmin<gmax<0。

3.如权利要求2所述的基于滑模观测的风机电动变桨距电机驱动控制方法,其特征在于,转矩电流补偿分量i″q为q轴转矩电流给定值 为

4.如权利要求3所述的基于滑模观测的风机电动变桨距电机驱动控制方法,其特征在于,负载转矩观测器参数采用粒子群算法进行优化整定,方法是,待优化的参数向量为θ1=[Gmax,Gmin,ε1,ε2,α];gmax与Gmax的关系为 gmin与Gmin的关系为kg与α的关系为

其中,α≥1;

计算每个粒子的适应度值的目标函数为

Q2为粒子的适应度值; 为负载转矩观测误差,e2(t)为负载转矩观测误差瞬时值,tp为电机负载转矩观测阶跃响应的跟踪调节时间,t=0为负载转矩观测阶跃响应的负载突变时刻;Q21中的第二项γp1(1‑sgn(e2(t)+Tδ))为转矩观测跟踪超调罚函数,Tδ为转矩观测跟踪超调限值,γp1取一个足够大的正数;max(|e2(t)|)为最大转矩观测稳态抖差绝对值,γp2为适应度平衡侧重系数,取大于0的常数;Q22中第二项γp1(1‑sgn(e2(t)+TΔ))为转矩观测稳态抖差罚函数,TΔ为负载转矩观测稳态抖差限值;γp3≥2。

5.如权利要求4所述的基于滑模观测的风机电动变桨距电机驱动控制方法,其特征在于,滑模速度控制器参数采用粒子群算法进行优化整定,方法是,待优化的参数向量为θ=[c,k1,k2,k3,k4];

计算每个粒子的适应度值的目标函数为

Q1为粒子的适应度值;e(t)为转子角速度误差瞬时值,tm为电机转子角速度阶跃响应的过渡过程时间,t=0为电机阶跃响应的启动时刻;Q11中的第二项γm1(1‑sgn(e(t)+ωδ))为角速度超调罚函数,其中γm1为一个足够大的正数,ωδ为转子角速度超调量限值;Q12为稳态抖差罚函数,ωΔ为转子角速度稳态抖差限值;γm2≥2。

6.如权利要求1‑5中任一项所述的基于滑模观测的风机电动变桨距电机驱动控制方法,其特征在于,检测永磁同步电机的转子位置θ、和三相电流ia、ib和ic;依据三相电流ia、ib和ic对永磁同步电机进行Clark变换得到在α‑β轴坐标系下的电流iα、电流iβ,依据电流iα、电流iβ和转子位置θ进行Park变换,得到在d‑q轴坐标系下的电流id、电流iq。