1.一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于包括如下步骤:步骤S1:对高速电机三相绕组输入电压、输出电流、转速和转子位置角采样,输出电流经过坐标变换得到同步旋转坐标系即dq坐标系下电流值;
步骤S2:根据dq坐标系下SPMSM定子电压方程,建立频域中SPMSM的复系数模型;
步骤S3:利用步骤S2中获得的复系数模型,考虑逆变器零阶保持效应,建立dq坐标系下离散域SPMSM模型 ;
步骤S4:利用步骤S3中获得的离散域SPMSM模型 ,考虑控制延迟影响,更符合现实中电机运行系统工况,得到离散域考虑延迟影响的SPMSM模型 ;
步骤S5:为抑制高基频下内模解耦引起的稳态前振荡现象,设计系统阻抗增益调制环路 ;
所述步骤S5的具体操作为:
s域传递函数为:
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其中, 为阻抗增益调制环路电感项; 为阻抗增益调制环路电阻项;
离散域中阻抗增益调制环节的表达式:
Ts为逆变器开关周期;
步骤S6:为实现步骤S5设计的系统阻抗增益调制环路 中微分环节,在电感项串联一个参数为 的一阶低通滤波器,得到系统阻抗增益调制环路 ;
步骤S7:加入步骤S6得到的阻抗增益调制环节,确定离散域SPMSM传递函数 ,实现高速电机模型精确重构;
步骤S8:根据步骤S7得到的离散域SPMSM精确重构模型,引入内模控制原理设计出加强电流解耦能力的电流控制器 。
2.根据权利要求1所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S1的具体操作为:采样SPMSM三相绕组输出的电流,分别命名 、和,将三相绕组输出的电流做Clark坐标变换和Park坐标变换,得到同步旋转坐标系即dq坐标系下d、q轴电流 、。
3.根据权利要求1所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S2中dq坐标系下SPMSM定子电压方程为:其中 、 为d、q轴电压分量,、 为d、q轴电流分量, 为绕组等效电感, 为绕组等效电阻, 为永磁体磁链, 为转子电角速度;
步骤S2的具体操作为:根据时域中SPMSM的定子电压方程,做Laplace变换,建立频域中SPMSM的复系数数学模型 ,将反电动势 项视为扰动,输入电压 到输出电流的传递函数为:其中, 为绕组等效电感, 为绕组等效电阻, 为转子电角速度。
4.根据权利要求3所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S3的具体操作为:根据频域中SPMSM的复系数模型,在离散域对高速电机模型重构,逆变器等效为一个理想零阶保持器ZOH:结合频域SPMSM复系数模型进行 变换,得到dq坐标系下SPMSM离散域模型 ,其中为逆变器开关周期;
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5.根据权利要求4所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S4具体操作为:控制延迟串联在电流环的前向通道上,造成指令电压与实际输出电压之间产生相角延迟,延迟角 ,将dq坐标系下控制延迟分为时间延迟项 和相角延迟项 ,延迟时间 ;
离散域中时间延迟项的表达式:
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离散域中相角延迟的表达式:
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考虑控制延迟的SPMSM离散域模型:
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其中 ; 。
6.根据权利要求1所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S6的具体操作为:在电感项串联一个参数为τ的一阶低通滤波器,得到新的阻抗增益调制环路 :。
7.根据权利要求5所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S7中离散域SPMSM传递函数为:。
8.根据权利要求5所述的一种低载频比下高速永磁同步电机鲁棒数字解耦控制方法,其特征在于:所述步骤S8中加强电流解耦能力的电流控制器 :式中,α为内模控制器参数; ; ;
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