[发明专利]一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法及抑制系统

说明书

本发明提供一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法及抑制系统，抑制方法包括：向永磁同步电机扭矩环中注入谐波补偿电流i_qcom，叠加于永磁同步电机的q轴原目标电流i_qref和反馈电流i_q进行PI运算，输出谐波注入补偿后的电压输出信号；电压输出信号经过park变换后进行空间矢量脉宽，得到补偿后的PWM占空比控制电机，以对永磁同步电机的转矩脉动分量中的高阶谐波转矩进行抑制。本发明通过向永磁同步电机扭矩环中注入谐波补偿电流，产生高阶补偿转矩，抑制永磁同步电机电磁转矩上的高阶转矩脉动，进而达到对永磁同步电机转矩脉动抑制的目的。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地，涉及一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法及抑制系统。

背景技术

永磁同步电机受气隙磁场畸变、逆变器死区时间、齿槽转矩等因素影响，转矩脉动分量中含有谐波转矩，定子电流中含有大量高次谐波，而这些谐波分量会在极大程度上导致电机转矩平滑度降低，其中，5次、7次等谐波的作用尤其明显。其中，图1是基波相电流叠加5次和7次谐波效果图，5次和7次谐波磁链会导致同阶次的相电流谐波，叠加在相电流基波上，导致相电流发生畸变，因此，需要对永磁同步电机的谐波转矩进行抑制。

针对不同的电机控制系统，抑制电机谐波转矩的通常做法如下:

(1)死区时间补偿法：通过弥补死区时间导致的电压和电流波形畸变，进行补偿的一种谐波抑制策略。

(2)旋转PI控制器补偿法：通过同步旋转坐标变换，对三相电机电流中的5次和7次谐波提取并通过滤波进行分离；设置谐波电流目标指令为零，与提取的电机实际电流中的5次和7次谐波分量进行PI调节器控制，得到相应的谐波5次和7次参考电压信号；将同步旋转坐标系下的谐波参考电压通过坐标变换，变换到两相静止坐标系下，得到静止坐标系下相应的谐波参考电压，与同步旋转坐标系下基波电流分量PI调节得到的两相静止坐标系下的参考电压叠加得到总的参考电压信号；总的电压参考信号，通过空间矢量脉宽调制SVPWM模块的调制，产生六路PWM驱动信号，控制逆变器注入谐波电压到电机的三相绕组中，从而起到抑制转矩脉动的作用。

(3)比例谐振控制器法：设计多个比例谐振控制器，多个比例谐振控制器的组合方式有串联和并联两种；DQ轴电流均包含直流分量和交流分量，对于直流分量采用直流增益无穷大的PI控制器，交流分量采用比例谐振控制，计算结果叠加，实现对给定指令的无静差跟踪控制。

(4)自适应线性神经网络法：谐波电流以权值调整方法进行提取，以控制谐波为零为目标，将目标设定为电流谐波减小到零，电压量的谐波含量的幅值看成是神经网络的权值，最终得到电压补偿值。

其中，采用上述方式(1)的死区时间补偿法，零电流时刻判别精度不够高，可能会发生误补偿情况，仅能消除死区时间带来的非线性效应，对于电机本体缺陷(齿槽效应、绕组分布非正弦形式等)无法进行补偿，适应性比较差。

采用上式方式(2)的旋转PI控制器补偿法，引入四个谐波电流环，在电机算法的基础上需多出四个PI控制器，算法复杂度增加，参数整定困难。

采用上述方式(3)的比例谐振控制器法，在较低的开关频率下能保持优良的输出电压特性，比例谐振控制器的参数整定是一个难题。

采用上述方式(4)的自适应线性神经网络法，算法复杂度增加，需要较长的执行时间，高速条件下谐波电流的提取和抑制效果不佳。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的算法复杂，需要额外增加硬件、控制算法等技术问题，提供一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法及抑制系统。