一种磁齿轮电机控制方法及控制电路.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110880893A(43)申请公布日2020.03.13(21)申请号201911251179.7(22)申请日2019.12.09(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人孔武斌韩寻李大伟曲荣海(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人尹丽媛李智(51)Int.Cl.H02P21/05(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种磁齿轮电机控制方法及控制电路(57)摘要本发明公开了一种磁齿轮电机控制方法及控制电路，包括：基于磁齿轮电机的q轴和d轴电流及高速转子实测转速，采用线性观测器，观测得到低速转子和高速转子观测转速；基于低速转子观测转速以及高速转子实测转速或观测转速，通过磁齿轮电机速度控制环，得到用于产生转矩的控制电流和用于抑制动态震荡的补偿电流；基于控制电流和补偿电流，产生控制指令。本发明引入线性观测器对磁齿轮电机低速转子转速进行计算，避免采用硬件设备采集电机低速转子转速带来的系统复杂、成本高的问题，另外磁齿轮电机速度控制环可结合高速转子转速和线性观测器观测到的低速转子转速，产生用于抑制动态震荡的补偿电流，用于电机控制时，有效提高应用场景下的控制性能。CN110880893ACN110880893A权利要求书1/2页1.一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，包括：基于磁齿轮电机的q轴电流和d轴电流以及高速转子实测转速，采用线性观测器，观测得到低速转子观测转速和高速转子观测转速；基于所述低速转子观测转速以及所述高速转子实测转速或所述高速转子观测转速，通过磁齿轮电机速度控制环，得到用于产生转矩的控制电流和用于抑制动态震荡的补偿电流；基于所述控制电流和所述补偿电流，产生控制指令，以完成磁齿轮电机的控制。2.根据权利要求1所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述速度控制环在得到所述控制电流和所述补偿电流后，还将所述控制电流和所述补偿电流的加和与幅值阈值比较，若所述加和大于所述幅值阈值，则输出所述幅值阈值，否则，输出所述加和；则所述基于所述控制电流和所述补偿电流，控制电机运行，具体为：根据所述速度控制环的输出，基于所述幅值阈值，控制电机运行，或者，基于所述加和，控制电机运行。3.根据权利要求1所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述线性观测器的构建具体为：构建磁齿轮电机非线性模型；基于线性观测器模型，将所述磁齿轮电机非线性模型线性化为线性状态空间模型；基于所述线性状态空间模型，映射出所述线性观测器模型对应的线性观测器。4.根据权利要求3所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述线性化具体为采用雅可比线性化法。5.根据权利要求4所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述线性状态空间模TT型表示为：其中，x＝[ωhωoθeTL]，C＝[1000]，yT＝[ωhωo00]，u＝Te，ωh和ωo为高速和低速转子的机械转速，Te、Tmax、TL分别为高速转子上的电磁转矩、最大传递电磁转矩和负载转矩，Jh、Jo分别为高速转子和低速转子的转动惯量，Bh和Bo为高速和低速转子的摩擦系数，Kd为两转子间的阻尼系数，ph和ns分别为高速转子极对数和低速转子极对数，Gr为等效的齿轮系数。6.根据权利要求5所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述线性观测器表示T为：L＝(K1K2K3K4)；其中，表示所述线性观测器对x的观测量，为所述观测量的求导，L为线性反馈矩阵，K1、K2、K3、K4分别为预设系数，为所述线性观测器对y的观测量。7.根据权利要求6所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述采用线性观测器之前，所述方法还包括：2CN110880893A权利要求书2/2页基于极点配置法，对所述线性观测器中的所述线性反馈矩阵的系数进行用于优化观测速度的分配。8.根据权利要求1至7任一项所述的一种磁齿轮电机控制方法，其特征在于，所述速度控制环在得到所述补偿电流时，具体为：基于所述低速转子观测转速以及所述高速转子实测转速或所述高速转子观测转速，得到传递转矩负载角；将所述传递转矩负载角积分后与阻尼系数相乘，得到所述补偿电流。9.一种磁齿轮电机控制电路，其特征在于，包括：电流传感器，用于实时采集待控制磁齿轮电机的q轴电流和d轴电流；位置传感器，用于实时采集待控制磁齿轮电机的高速转子实测转速；控制器，用于基于所述q轴电流和d轴电流以及所述高速转子实测转速，执行如权利要求1至8任一项所述的磁齿轮电机控制方法，得到控制指令；驱动电路，用于基于所述控制指令，驱动待控制磁齿轮电机。10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行上述如