[发明专利]一种永磁同步电机声振半主动控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机声振半主动控制方法，适用于一电机，电机机壳内部和/或表面设有压电陶瓷片，所述方法包括：在电机运行的过程中，通过传感器对电机的运行信息进行采集，得到电机运行信息，通过采样电路采集压电陶瓷两端的实际电压值；创建电机噪声与振动的声振估算模型，并将采集的电机运行信息输入声振估算模型，得到压电陶瓷两端的电压估计值；根据压电陶瓷两端的电压估计值及实际电压值，对电机的噪声与振动进行抑制。相比现有技术，本发明无需改变电机的电磁参数即可实现对电机振动与噪声的抑制；采用基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法，省去了外部振动传感器、功率放大器及电源，减小了体积及质量，满足了实际应用需求。

技术领域

本发明涉及交流电机振动控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机声振半主动控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机的振动与噪声，来源于机械振动、空气动力噪声和电磁振动，其中电磁振动是主要因素，电磁振动由电机的转矩脉动和径向电磁力波动引起。现有的电机振动抑制方法主要集中于定子斜槽、优化极槽比、改变结构模态参数、注入补偿电流、采用扩频调制驱动技术等。然而，永磁同步电机是一个复杂的机电耦合系统，因此若采用修改电机结构及电磁参数的方法来抑制电机振动与噪声，则存在设计复杂、加工繁琐、电机输出转矩降低等问题。若采用改变驱动控制策略的方法来抑制电机振动与噪声，则存在对主控芯片算力要求高、配套电路复杂等问题。

因此，亟需提供一种能够对永磁同步电机振动及噪声进行有效抑制，同时基本不改变电机电磁参数及驱动方式的方案。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对永磁同步电机振动及噪声进行有效抑制，同时基本不改变电机电磁参数及驱动方式的永磁同步电机声振半主动控制方法及系统。

本发明实施例提供了一种永磁同步电机声振半主动控制方法，所述方法包括：

在电机运行的过程中，通过传感器采集电机的实时转速、驱动电流、反电动势等运行参数，得到电机运行信息；布置在电机机壳内部和/或表面的压电陶瓷受电机表面振动而变形，通过采样电路采集压电陶瓷两端的实际电压值；

创建电机噪声与振动的声振估算模型，并将采集的电机运行信息输入所述声振估算模型，得到所述压电陶瓷两端的电压估计值；

根据所述压电陶瓷两端的电压估计值及实际电压值，对所述电机的噪声与振动进行抑制。

进一步地，所述声振估算模型包括：

电磁模型，用于根据获取的所述电机运行信息，得到作用于电机定子上的电磁力；

结构动力学模型，用于获取所述电机在电磁力激励下的表面振动位移；

声辐射模型，用于根据所述电机在电磁力激励下的表面振动位移，得到所述电机的噪声水平，并根据所述噪声水平对所述结构动力学模型的变量进行调节；

压电效应模型，用于根据所述电机在电磁力激励下的表面振动位移，得到布置在电机上的所述压电陶瓷两端的电压估计值。

进一步地，所述电磁模型的创建步骤包括：

对所述电机的定转子进行子域划分，建立不同子域的偏微分方程，并得到不同子域下的偏微分方程通解；其中，电机定转子的子域包括槽域、槽开口域、气隙域及永磁体域；

基于磁场中磁通密度矢量的垂直分量在两个相邻介质之间的界面连续，边界一侧磁场强度矢量的平行分量等于另一侧磁场强度矢量的平行分量原则，创建不同子域间的边界条件；

基于电机的绕组排布形式和通电策略，得到电枢电流分布方程，基于永磁体的排布方式、形状及充磁方向参数，经傅立叶分解得到永磁体磁化矢量方程，根据所述电机的电枢电流分布方程和永磁体磁化矢量方程、以及不同子域间的边界条件，求解所述偏微分方程通解中的积分常数，得到电机气隙中的径向和切向磁场分布；