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θr和定子两相电流iA、iB,该转子位置θr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iA、iB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ωe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ωref和电机实际转速ωe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iα、iβ到PARK逆变换模块(11);
PARK逆变换模块(11)输出实际交轴电流iq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id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TL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id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Uα、Uβ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iq和实际直轴电流id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ωe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ωe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Zs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Zes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×Zes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TL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θr,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iA、iB,并输入到CLARK变换模块(10);
转子位置θr由速度计算模块(14)计算后得出电机实际转速ωe,并将电机实际转速ωe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ωref到第一加法器(1),第一加法器(1)通过电机实际转速ωe和给定转速ωref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iA、iB由CLARK变换模块(10)得出静止坐标系下定子两相电流iα、iβ,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iq和实际直轴电流id,并将实际交轴电流iq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id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ωe、实际交轴电流iq和实际直轴电流id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TL,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iq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id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Uα、Uβ,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ωe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ωe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Zs,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Zes,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×Zes,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iq和实际直轴电流id计算后获得转子速度
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TL。