1.本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法及抑制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.永磁同步電機(jī)受氣隙磁場畸變、逆變器死區(qū)時(shí)間、齒槽轉(zhuǎn)矩等因素影響，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中含有諧波轉(zhuǎn)矩，定子電流中含有大量高次諧波，而這些諧波分量會(huì)在極大程度上導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩平滑度降低，其中，5次、7次等諧波的作用尤其明顯。其中，圖1是基波相電流疊加5次和7次諧波效果圖，5次和7次諧波磁鏈會(huì)導(dǎo)致同階次的相電流諧波，疊加在相電流基波上，導(dǎo)致相電流發(fā)生畸變，因此，需要對(duì)永磁同步電機(jī)的諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。

3.針對(duì)不同的電機(jī)控制系統(tǒng)，抑制電機(jī)諧波轉(zhuǎn)矩的通常做法如下:

4.(1)死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償法：通過彌補(bǔ)死區(qū)時(shí)間導(dǎo)致的電壓和電流波形畸變，進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N諧波抑制策略。

5.(2)旋轉(zhuǎn)pi控制器補(bǔ)償法：通過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，對(duì)三相電機(jī)電流中的5次和7次諧波提取并通過濾波進(jìn)行分離；設(shè)置諧波電流目標(biāo)指令為零，與提取的電機(jī)實(shí)際電流中的5次和7次諧波分量進(jìn)行pi調(diào)節(jié)器控制，得到相應(yīng)的諧波5次和7次參考電壓信號(hào)；將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的諧波參考電壓通過坐標(biāo)變換，變換到兩相靜止坐標(biāo)系下，得到靜止坐標(biāo)系下相應(yīng)的諧波參考電壓，與同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下基波電流分量pi調(diào)節(jié)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的參考電壓疊加得到總的參考電壓信號(hào)；總的電壓參考信號(hào)，通過空間矢量脈寬調(diào)制svpwm模塊的調(diào)制，產(chǎn)生六路pwm驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制逆變器注入諧波電壓到電機(jī)的三相繞組中，從而起到抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的作用。

6.(3)比例諧振控制器法：設(shè)計(jì)多個(gè)比例諧振控制器，多個(gè)比例諧振控制器的組合方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種；dq軸電流均包含直流分量和交流分量，對(duì)于直流分量采用直流增益無窮大的pi控制器，交流分量采用比例諧振控制，計(jì)算結(jié)果疊加，實(shí)現(xiàn)對(duì)給定指令的無靜差跟蹤控制。

7.(4)自適應(yīng)線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法：諧波電流以權(quán)值調(diào)整方法進(jìn)行提取，以控制諧波為零為目標(biāo)，將目標(biāo)設(shè)定為電流諧波減小到零，電壓量的諧波含量的幅值看成是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，最終得到電壓補(bǔ)償值。

8.其中，采用上述方式(1)的死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償法，零電流時(shí)刻判別精度不夠高，可能會(huì)發(fā)生誤補(bǔ)償情況，僅能消除死區(qū)時(shí)間帶來的非線性效應(yīng)，對(duì)于電機(jī)本體缺陷(齒槽效應(yīng)、繞組分布非正弦形式等)無法進(jìn)行補(bǔ)償，適應(yīng)性比較差。

9.采用上式方式(2)的旋轉(zhuǎn)pi控制器補(bǔ)償法，引入四個(gè)諧波電流環(huán)，在電機(jī)算法的基礎(chǔ)上需多出四個(gè)pi控制器，算法復(fù)雜度增加，參數(shù)整定困難。

10.采用上述方式(3)的比例諧振控制器法，在較低的開關(guān)頻率下能保持優(yōu)良的輸出電壓特性，比例諧振控制器的參數(shù)整定是一個(gè)難題。

11.采用上述方式(4)的自適應(yīng)線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，算法復(fù)雜度增加，需要較長的執(zhí)行時(shí)

間，高速條件下諧波電流的提取和抑制效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

12.本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的算法復(fù)雜，需要額外增加硬件、控制算法等技術(shù)問題，提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法及抑制系統(tǒng)。

13.根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，包括：向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，疊加于永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)；將所述電壓輸出信號(hào)park變換后，進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。

14.在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作出如下改進(jìn)。

15.可選的，通過如下方式獲取向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入的諧波補(bǔ)償電流i

qcom

：根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

。

16.可選的，所述根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，包括：

[0017][0018]

其中，θe為電機(jī)運(yùn)行角度，k為諧波次數(shù)，為注入電流幅值，為注入電流相位，p為永磁同步電機(jī)的電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψf為永磁同步電機(jī)永磁體磁通量。

[0019]

可選的，所述注入電流幅值和注入電流相位通過如下方式獲?。和ㄟ^標(biāo)定的方式獲取注入電流幅值和注入電流相位。

[0020]

可選的，所述通過示波器標(biāo)定的方式獲取注入電流幅值和注入電流相位，包括：將永磁同步電機(jī)三相定子電流經(jīng)過park變換之后得到q軸電流，通過dac模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過示波器觀察q軸電流幅值波動(dòng)大小，完成環(huán)境搭建過程；驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)至運(yùn)行狀態(tài)，通過調(diào)整注入電流幅值大小，使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在預(yù)設(shè)的幅值區(qū)間；在使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在預(yù)設(shè)的幅值區(qū)間對(duì)應(yīng)的注入電流幅值大小區(qū)間，選取最佳注入電流幅值大小；在選定的最佳注入電流幅值大小的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整注入電流相位使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)達(dá)到最小狀態(tài)，獲取最佳注入電流相位，其中，所述最佳注入電流幅值大小和最佳注入電流相位為產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

的注入電流幅值和注入電流相位。

[0021]

可選的，所述注入電流幅值和注入電流相位通過如下方式獲?。?br>
[0022][0023]

其中，為注入電流幅值，為注入電流相位，p為永磁同步電機(jī)的電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψf為永磁同步電機(jī)永磁體磁通量，t

′

hk

和分別是k次固有諧波轉(zhuǎn)矩的幅值和相位。

[0024]

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)，包括：諧波注入模塊，用于產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并注入永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中；pi調(diào)節(jié)模塊，用于基于注入的諧波補(bǔ)償電流i

qcom

、永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq進(jìn)行pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)；park變換模塊，用于對(duì)所述電壓輸出信號(hào)進(jìn)行park變換后，輸入調(diào)制模塊；調(diào)制模塊，用于對(duì)park變換后的電壓輸出信號(hào)進(jìn)行空間脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。

[0025]

可選的，所述諧波注入模塊，用于產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并注入永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中，包括：根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

。

[0026]

可選的，獲取模塊，用于通過標(biāo)定的方式獲取所述注入電流幅值和所述注入電流相位。

[0027]

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于電機(jī)控制的mcu芯片，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器用于執(zhí)行永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法。

[0028]

本發(fā)明提供的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法及抑制系統(tǒng)，通過向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流，產(chǎn)生高階補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，抑制永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩上的高階轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的目的，算法易實(shí)現(xiàn)，無需增加復(fù)雜的控制算法，也無需增加比例積分微分pid控制器和比例諧振控制器等，結(jié)構(gòu)簡單。

附圖說明

[0029]

圖1為基波相電流疊加5次和7次諧波效果圖；

[0030]

圖2為本發(fā)明提供的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法的流程圖；

[0031]

圖3為諧波注入模塊產(chǎn)生6次諧波電流的示意圖；

[0032]

圖4為6次諧波電流注入流程圖；

[0033]

圖5為6次諧波電流注入前的諧波含量示意圖；

[0034]

圖6為6次諧波電流注入后的諧波含量示意圖；

[0035]

圖7為本發(fā)明提供的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

[0036]

圖8為永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

[0037]

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

[0038]

永磁同步電機(jī)受氣隙磁場畸變、逆變器死區(qū)時(shí)間、齒槽轉(zhuǎn)矩等因素影響，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中含有諧波轉(zhuǎn)矩，定子電流中含有大量高次諧波，而這些諧波分量會(huì)在極大程度上導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩平滑度降低，其中，5次、7次等諧波的作用尤其明顯。5次和7次諧波磁鏈會(huì)導(dǎo)致同階次的相電流諧波，疊加在相電流基波上，導(dǎo)致相電流發(fā)生畸變。

[0039]

電機(jī)三相定子電流經(jīng)過park變換之后得到dq軸電流，這是一個(gè)無損變換，三相定子電流的諧波分量也會(huì)以不同頻次反應(yīng)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，但是如果把每個(gè)諧波分量都提取出來分別對(duì)其進(jìn)行消除，就需要根據(jù)相應(yīng)諧波的幅值和相角對(duì)電路進(jìn)行補(bǔ)償，以獲得需要的電流波形，這樣就增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

[0040]

基于此，本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，針對(duì)永磁同步電機(jī)的5次和7次高階諧波磁鏈產(chǎn)生的反電勢諧波導(dǎo)致永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的高階轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，比如，6次轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，通過在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下補(bǔ)償高階轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的分量，以此抑制電流諧波產(chǎn)生高階轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，達(dá)到抑制永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的。本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，可適用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等永磁同步電機(jī)應(yīng)用場景。

[0041]

實(shí)施例一

[0042]

一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，參見圖2，該抑制方法包括：向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，疊加于永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)；將所述電壓輸出信號(hào)park變換后，進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。

[0043]

可以理解的是，本發(fā)明主要是通過向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流，產(chǎn)生高階補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，抑制永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩上的高階轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的目的，算法易實(shí)現(xiàn)，無需增加復(fù)雜的控制算法，也無需增加比例積分微分pid控制器和比例諧振控制器等，結(jié)構(gòu)簡單。

[0044]

實(shí)施例二

[0045]

一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，該抑制方法主要包括：

[0046]

s1，向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，疊加于永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)。

[0047]

作為實(shí)施例，通過如下方式獲取向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入的諧波補(bǔ)償電流i

qcom

：根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

。

[0048]

可以理解的是，當(dāng)電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)的某一時(shí)刻，電機(jī)運(yùn)行角度是確定的，經(jīng)過上述的分析，需要向永磁同步電機(jī)注入的補(bǔ)充諧波電流為高階次諧波電流，比如，最常見的6次諧波電流，因此產(chǎn)生的諧波補(bǔ)償電流的次數(shù)為6次諧波電流，為此，需要求取注入電流幅值和注入電流相位，再通過一定的方式可以產(chǎn)生6次諧波電流i

qcom

。

[0049]

其中，在求取注入電流幅值和注入電流相位時(shí)，可通過兩種方式求取，第一種方式為通過理論推導(dǎo)，最終通過理論推導(dǎo)公式計(jì)算求取注入電流幅值和注入電流相位，第二種方式為通過標(biāo)定的方式標(biāo)定注入電流幅值和注入電流相位。

[0050]

下面對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行抑制的思想進(jìn)行具體介紹。將永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢電壓方程和電流方程對(duì)應(yīng)項(xiàng)求卷積，然后再將各項(xiàng)求和，并可簡化電磁轉(zhuǎn)矩方程如下：

[0051][0052]

上式中，te為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，t0為直流轉(zhuǎn)矩，為所有6次復(fù)合諧波的總和。

[0053]

因此對(duì)永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)而言，為了改進(jìn)電機(jī)輸出電磁轉(zhuǎn)矩的平滑度，改善電機(jī)定子電流諧波，可以通過抑制永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩上的6次脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

[0054]

表貼式永磁同步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩t

total

等于電磁轉(zhuǎn)矩te和齒槽轉(zhuǎn)矩t

cog

之和：

[0055][0056]

上式中，te為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψf為電機(jī)永磁體磁通量，iq為電機(jī)q軸電流，t

total

為電機(jī)最終的輸出轉(zhuǎn)矩，t

cog

為電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。

[0057]

將t

total

解耦為直流轉(zhuǎn)矩分量和諧波轉(zhuǎn)矩分量：

[0058]

t

total

＝t

0-th???

(3)；

[0059]

上式中，t0為直流轉(zhuǎn)矩，th為諧波轉(zhuǎn)矩。

[0060]

q軸電流解耦成直流和諧波分量，d軸永磁體磁鏈解耦成直流和諧波分量：

[0061][0062]

ψd＝ψ

d0

+∑kψ

dk

*cos(kθe)

????

(5)；

[0063]

上式中，i

q0

是iq的直流分量，i

qk

和是q軸k次諧波電流的幅值和相位，ψ

d0

是永磁鐵磁鏈在d軸的直流分量，ψ

dk

是永磁鐵磁鏈在d軸的k次諧波分量的幅值。

[0064]

t

total

中直流轉(zhuǎn)矩分量t0和諧波轉(zhuǎn)矩分量th可分別表示為：

[0065][0066]

th＝t

e1-t

e2-t

cog

???

(7)；

[0067][0068]

上式中，t0是由d軸永磁體磁鏈的直流分量和q軸定子電流的直流分量相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，t

e1

是由d軸永磁體磁鏈的直流分量和q軸定子電流的諧波分量相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，t

e2

是由d軸永磁體磁鏈的諧波分量與q軸定子電流的直流分量相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，t

cog

為電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。

[0069]

d軸永磁體磁鏈的諧波分量和q軸定子電流的諧波分量相互作用也會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，但是與t

e1

和t

e2

相比小得多，可以被忽略。永磁體磁鏈和齒槽轉(zhuǎn)矩中的諧波主要由電機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)決定，即t

e2

和t

cog

由電機(jī)本體決定，稱為永磁同步電機(jī)固有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。而t

e1

可以通過調(diào)節(jié)諧波電流來控制，利用定子諧波電流產(chǎn)生額外的諧波電磁轉(zhuǎn)矩t

e1

來抵消固有諧波轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)t

e2

和t

cog

。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的目標(biāo)是找到注入電機(jī)的諧波電流參考使疊加后的th幅值最小。

[0070]

為了得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與注入諧波電流耦合關(guān)系，基于固有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的概念，將pmsm的固有諧波轉(zhuǎn)矩表示為：

[0071][0072]

式中，上標(biāo)

“′”

表示變量與固有諧波轉(zhuǎn)矩有關(guān)，t

′

hk

和分別是k次固有諧波轉(zhuǎn)矩的幅值和相位。將注入的q軸諧波電流參考表示為：

[0073][0074]

式中，上標(biāo)“*”表示變量與諧波電流參考有關(guān)，和是q軸k次定子諧波電流參考的幅值和相位。將上式中的諧波電流注入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，并假設(shè)電機(jī)能夠基本跟隨諧波電流參考，由諧波電流產(chǎn)生的額外電磁轉(zhuǎn)矩為：

[0075][0076]

諧波電流注入電機(jī)后，電機(jī)的總諧波轉(zhuǎn)矩為永磁同步電機(jī)的固有諧波轉(zhuǎn)矩t

′h與由諧波電流產(chǎn)生的額外電磁轉(zhuǎn)矩之差，即：

[0077][0078]

要使可以抵消t

′h，使總的th幅值最小，對(duì)所有k來說，有式：

[0079][0080]

理論上，為了使t

hk

＝0，對(duì)于所有k，應(yīng)滿足以下方程：

[0081][0082]

其中，為注入電流幅值，為注入電流相位，p為永磁同步電機(jī)的電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψf為永磁同步電機(jī)永磁體磁通量，t

′

hk

和分別是k次固有諧波轉(zhuǎn)矩的幅值和相位。

[0083]

根據(jù)公式(14)，當(dāng)獲取了永磁同步電機(jī)的k次固有諧波轉(zhuǎn)矩的幅值t

′

hk

和相位即可計(jì)算得到注入電流幅值和注入電流相位根據(jù)計(jì)算得到的注入電流幅值和注入電流相位，即可計(jì)算出諧波補(bǔ)償電流。

[0084]

求取注入電流幅值和注入電流相位的另一種方式是采取標(biāo)定的方式，相比采用公式(14)來求取注入電流幅值和注入電流相位會(huì)更加精確，通過標(biāo)定的方式得到注入電流幅值大小和相位的具體實(shí)施為：將永磁同步電機(jī)三相定子電流經(jīng)過park變換之后得到q軸電流，通過dac模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過示波器觀察q軸電流幅值波動(dòng)大小，完成環(huán)境搭建過程；驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)至運(yùn)行狀態(tài)，通過調(diào)整注入電流幅值大小，使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在預(yù)設(shè)的幅值區(qū)間；在使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在預(yù)設(shè)的幅值區(qū)間對(duì)應(yīng)的注入電流幅值大小區(qū)間，選取最佳注入電流幅值大??；在選定的最佳注入電流幅值大小的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整注入電流相位使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)達(dá)到最小狀態(tài)，獲取最佳注入電流相位。

[0085]

可以理解的是，基于示波器對(duì)注入電流幅值和注入電流相位標(biāo)定之前，需要對(duì)示波器觀察環(huán)境進(jìn)行搭建，使得示波器能夠正常觀察q軸電流幅值的波動(dòng)。當(dāng)環(huán)境搭建好之后，就可以進(jìn)行標(biāo)定了，標(biāo)定過程為，在永磁同步電機(jī)運(yùn)行過程中，通過調(diào)整注入電流幅值

大小，使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在較小的幅值區(qū)間內(nèi)。在滿足q軸電流幅值波動(dòng)在較小的幅值區(qū)間內(nèi)，選取合適的注入電流幅值大小，然后通過調(diào)整注入電流相位使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)達(dá)到最小狀態(tài)，獲取最佳注入電流相位。通過示波器標(biāo)定的方式獲取到了最佳注入電流幅值和最佳注入電流相位。該標(biāo)定的最佳注入電流幅值和最佳注入電流相位即為求取的注入電流幅值和注入電流相位。

[0086]

在通過上述兩種方式獲取注入電流幅值和注入電流相位，通過諧波注入模塊產(chǎn)生注入補(bǔ)償?shù)闹C波補(bǔ)償電流，可參見圖3，諧波注入模塊的輸入為諧波次數(shù)，即產(chǎn)生注入諧波電流的次數(shù)，電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，輸出為諧波補(bǔ)償電流，比如，需要產(chǎn)生6次諧波補(bǔ)償電流，那么向諧波注入模塊中輸入的諧波次數(shù)為6，諧波注入模塊具體產(chǎn)生的,諧波補(bǔ)償電流為：

[0087][0088]

其中，θe為電機(jī)運(yùn)行角度，k為諧波次數(shù)，為注入電流幅值，為注入電流相位，p為永磁同步電機(jī)的電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψf為永磁同步電機(jī)永磁體磁通量，當(dāng)k＝6時(shí)，產(chǎn)生的為6次諧波補(bǔ)償電流。

[0089]

可以理解的是，可參見圖4，為標(biāo)定方式下，諧波電流注入的流程圖，當(dāng)電機(jī)處于閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，基于示波器對(duì)注入電流幅值和注入電流相位進(jìn)行標(biāo)定，檢測是否標(biāo)定完成，如果標(biāo)定過程完成，則開啟諧波注入功能，根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、標(biāo)定的注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，對(duì)永磁同步電機(jī)的扭矩環(huán)中的注入諧波補(bǔ)償電流。

[0090]

s2，對(duì)電壓輸出信號(hào)進(jìn)行park變換后，進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。

[0091]

可以理解的是，通過諧波注入模塊產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流后，向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，疊加于永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)。

[0092]

電壓輸出信號(hào)進(jìn)行park變換后，進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。其中，圖5和圖6是補(bǔ)償注入功能前后5次和7次諧波后的變化。5次諧波分量從7.07％降為2.83％；7次諧波分量從5.04％降為2.12％。

[0093]

實(shí)施例三

[0094]

一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩抑制系統(tǒng)，參見圖7，該轉(zhuǎn)矩抑制系統(tǒng)主要包括諧波注入模塊701、pi調(diào)節(jié)模塊702、park變換模塊703和調(diào)制模塊704，其中：

[0095]

諧波注入模塊701，用于產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并注入永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中；pi調(diào)節(jié)模塊702，用于基于注入的諧波補(bǔ)償電流i

qcom

、永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)；park變換模塊703，用于對(duì)所述電壓輸出信號(hào)進(jìn)行park變換后，輸入調(diào)制模塊；調(diào)制模塊704，用于根據(jù)park變換后的電壓輸出信號(hào)進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。

[0096]

作為實(shí)施例，所述諧波注入模塊701，用于產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并注入永磁同

步電機(jī)扭矩環(huán)中，包括：根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

。

[0097]

作為實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)還包括獲取模塊705，用于通過標(biāo)定的方式獲取注入電流幅值和注入電流相位。

[0098]

其中，獲取注入電流幅值和注入電流相位的具體方式可參考前述實(shí)施例二的技術(shù)特征，在此不再重復(fù)說明。

[0099]

可以理解的是，可參見圖8，為永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩抑制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖，在原有的電機(jī)控制系統(tǒng)中加入了一個(gè)諧波注入模塊，用于產(chǎn)生一個(gè)諧波補(bǔ)償電流。其中，在未加入諧波注入電流，電機(jī)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)速n

ref

，與實(shí)際轉(zhuǎn)速n

feedback

通過比例積分pi運(yùn)算產(chǎn)生目標(biāo)電流i

qref

，i

dref

一般設(shè)置為零，i

qref

和i

dref

與adc采樣的電流經(jīng)過clark、park變化后得到的iq和id電流進(jìn)行內(nèi)環(huán)的pi運(yùn)算得到vq和vd，vq和vd經(jīng)過park逆變換后進(jìn)入空間矢量脈寬調(diào)制svpwm模塊得到pwm的占空比控制電機(jī)。

[0100]

增加諧波注入模塊后，向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并與控制框圖中q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流iq一起進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)，經(jīng)過park逆變換后進(jìn)入svpwm模塊得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)，來抑制永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的高階諧波分量，進(jìn)而對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行抑制。

[0101]

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法及抑制系統(tǒng)，通過向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流，產(chǎn)生高階補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩，抑制永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩上的高階轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的目的，使用高階次q軸電流補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)高階，比如5次和7次諧波磁鏈產(chǎn)生的電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)補(bǔ)償，算法易實(shí)現(xiàn)，無需增加復(fù)雜的控制算法，也無需增加pid控制器和比例諧振控制器等，結(jié)構(gòu)簡單。

[0102]

需要說明的是，在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳細(xì)描述的部分，可以參見其它實(shí)施例的相關(guān)描述。

[0103]

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

[0104]

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，包括：向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，疊加于永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流i

q

進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)；將所述電壓輸出信號(hào)park變換后，進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，通過如下方式獲取向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入的諧波補(bǔ)償電流i

qcom

：根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，包括：其中，θ

e

為電機(jī)運(yùn)行角度，k為諧波次數(shù)，為注入電流幅值，為注入電流相位，p為永磁同步電機(jī)的電機(jī)極對(duì)數(shù)，ψ

f

為永磁同步電機(jī)永磁體磁通量。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述注入電流幅值和注入電流相位通過如下方式獲?。和ㄟ^標(biāo)定的方式獲取注入電流幅值和注入電流相位。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述通過標(biāo)定的方式獲取注入電流幅值和注入電流相位，包括：將永磁同步電機(jī)三相定子電流經(jīng)過park變換之后得到q軸電流，通過dac模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過示波器觀察q軸電流幅值波動(dòng)大小，完成環(huán)境搭建過程；驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)至運(yùn)行狀態(tài)，通過調(diào)整注入電流幅值大小，使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在預(yù)設(shè)的幅值區(qū)間；在使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)在預(yù)設(shè)的幅值區(qū)間對(duì)應(yīng)的注入電流幅值大小區(qū)間內(nèi)，選取最佳注入電流幅值大??；在選定的最佳注入電流幅值大小的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整注入電流相位使得通過示波器觀察到的q軸電流幅值波動(dòng)達(dá)到最小狀態(tài)，獲取最佳注入電流相位；其中，所述最佳注入電流幅值大小和最佳注入電流相位為產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

的注入電流幅值和注入電流相位。6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，其特征在于，所述注入電流幅值和注入電流相位通過如下方式獲?。浩渲?，為注入電流幅值，為注入電流相位，p為永磁同步電機(jī)的電機(jī)極對(duì)數(shù)，

ψ

f

為永磁同步電機(jī)永磁體磁通量，t

′

hk

和分別是k次固有諧波轉(zhuǎn)矩的幅值和相位。7.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)，其特征在于，包括：諧波注入模塊，用于產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并注入永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中；pi調(diào)節(jié)模塊，用于基于注入的諧波補(bǔ)償電流i

qcom

、永磁同步電機(jī)的q軸原目標(biāo)電流i

qref

和反饋電流i

q

進(jìn)行比例積分pi運(yùn)算，輸出諧波注入補(bǔ)償后的電壓輸出信號(hào)；park變換模塊，用于對(duì)所述電壓輸出信號(hào)進(jìn)行park變換后，輸入調(diào)制模塊；調(diào)制模塊，用于對(duì)park變換后的電壓輸出信號(hào)進(jìn)行空間脈寬調(diào)制，得到補(bǔ)償后的pwm占空比控制電機(jī)，以對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量中的高階諧波轉(zhuǎn)矩進(jìn)行抑制。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波注入模塊，用于產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

，并注入永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中，包括：根據(jù)電機(jī)運(yùn)行角度、注入電流幅值和注入電流相位，產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流i

qcom

。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：獲取模塊，用于通過標(biāo)定的方式獲取注入電流幅值和注入電流相位。10.一種用于電機(jī)控制的mcu芯片，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器用于執(zhí)行權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法及抑制系統(tǒng)，抑制方法包括：向永磁同步電機(jī)扭矩環(huán)中注入諧波補(bǔ)償電流i

技術(shù)研發(fā)人員：卜學(xué)龍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢杰開科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.16

技術(shù)公布日：2022/3/25