一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、运行可靠、调速范围宽、动静态特性 好等优点，广泛应用于交流传动系统。而永磁同步电机工作时电磁转矩是否稳定是衡量电 机性能的关键因素，转矩脉动会引起震动和噪声，加大电机的机械磨损，使其在高精度场合 的应用受到限制，同时，转矩的脉动会引起转速的脉动，使得电机转速控制精度下降。
[0003] 气隙磁通中谐波的存在是永磁同步电机转矩脉动产生的一个主要原因。在实际的 永磁同步电机中，由于制造公差的限制，理想的正弦气隙磁通密度分布很难实现。这会导致 不理想的正弦磁通密度分布，当它和理想的正弦定子电流相互影响时便会产生周期性的转 矩脉动抑制。
[0004] 一般的，从控制策略入手，通过控制加在电机定子绕组上的电压或电流波形来抑 制转矩脉动。其中，控制策略有开关表优化策略（包括采用零电压矢量的方法、定子磁链细 分法和离散空间矢量法三种控制策略）、采用多电平逆变器策略、电压空间矢量调制策略、 基于现代控制和智能控制理论策略。
[0005] 然而，现有方案中控制策略对谐波电流抑制一般采用传统PI调节，使得结构复 杂，参数调节变得很困难，增加了系统的鲁棒性，并且还存在电流过零点检测不准确，导致 误补偿的缺陷，抑制效果较差。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，以实现有效地消除因 气隙磁场的畸变和逆变器非线性特性等因素产生的谐波电流，抑制转矩脉动，且避免了传 统的抑制转矩脉动中需准确检测电流过零点，提高抑制效果。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，该方法 包括：
[0008] 获取永磁同步电机的三相电流ia、ib和i。；
[0009] 利用所述三相电流ia、ib和i。获取5次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴 分量id5th和q轴分量iq5th，利用所述三相电流ia、ib和i。获取7次谐波电流在对应的同步 旋转坐标系下d轴分量id7th和q轴分量i
[0010] 将所述id5th、iq5th、id7tjpiq7th通过谐振调节器得到谐波电压的d轴补偿量udth和 q轴补偿量uqth，其中，所述谐波电压为5次谐波电压和7次谐波电压的总和；
[0011] 将所述Udth反馈到所述永磁同步电机的控制系统的d轴电压ud中，并将所述uqth 反馈到所述永磁同步电机的控制系统的q轴电压，消除所述5次谐波电流和所述7次 谐波电流，抑制6次转矩脉动及12次转矩脉动。
[0012] 优选的，所述利用所述三相电流ia、ib和i。获取5次谐波电流在对应的同步旋转 坐标系下d轴分量id5th和q轴分量i，包括：
[0013] 将所述三相电流ia、ib和i。通过5次谐波dq同步旋转坐标轴变换和低通滤波处 理，得到5次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id5th和q轴分量i
[0014] 优选的，所述利用所述三相电流ia、ib和i。获取7次谐波电流在对应的同步旋转 坐标系下d轴分量id7th和q轴分量ipm，包括：
[0015] 将所述三相电流ia、ib和i。通过7次谐波dq同步旋转坐标轴变换和低通滤波处 理，得到7次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id7th和q轴分量ipm。
[0016] 优选的，所述将所述id5th、iq5th，id7t0Piq7th通过谐振调节器得到谐波电压的d轴 补偿量udth和q轴补偿量u_，包括：
[0017] 将5次谐波d轴控制目标电流^，减去所述id5th得到第一结果，将5次谐波q轴 控制目标电流。减去所述iq5th得到第二结果，将7次谐波d轴控制目标电流减去所述 id7th得到第三结果，将7次谐波q轴控制目标电流减去所述％_得到第四结果；
[0018] 将所述第一结果、第二结果、第三结果和第四结果分别通过谐振调节器，得到5次 谐波电压d轴补偿量ud5th、5次谐波电压q轴补偿量uq5th、7次谐波电压d轴补偿量ud7t0P 7次谐波电压q轴补偿量uq7th;
[0019] 将所述ud5th与所述ud7th相加得到谐波电压的d轴补偿量udth，将所述uq5th和所述 uq7th相加得到谐波电压的q轴补偿量uqth。
[0020] 优选的，所述谐振调节器的传递函数的表达式如下：
【主权项】
1. 一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，包括： 获取永磁同步电机的三相电流ia、ib和i 利用所述三相电流ia、ib和i。获取5次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id5th和Q轴分量iq5th，利用所述三相电流ia、ib和i。获取7次谐波电流在对应的同步旋转 坐标系下d轴分量id7th和q轴分量i 将所述id5th、i#、id7th和i#通过谐振调节器得到谐波电压的d轴补偿量udth和q轴 补偿量uqth，其中，所述谐波电压为5次谐波电压和7次谐波电压的总和； 将所述udth反馈到所述永磁同步电机的控制系统的d轴电压u冲，并将所述u_反馈 到所述永磁同步电机的控制系统的q轴电压，消除所述5次谐波电流和所述7次谐波 电流，抑制6次转矩脉动及12次转矩脉动。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述三相电流ia、ib和i。获取5次 谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id5th和q轴分量i，包括： 将所述三相电流ia、ib和i。通过5次谐波dq同步旋转坐标轴变换和低通滤波处理，得 到5次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id5th和q轴分量i
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述三相电流ia、ib和i。获取7次 谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id7th和q轴分量iph，包括： 将所述三相电流ia、ib和i。通过7次谐波dq同步旋转坐标轴变换和低通滤波处理，得 到7次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id7th和q轴分量ipm。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述id5th、iq5th，id7th和i_通过谐振 调节器得到谐波电压的d轴补偿量udth和q轴补偿量uqth，包括： 将5次谐波d轴控制目标电流"减去所述id5th得到第一结果，将5次谐波q轴控制 目标电流'减去所述iq5th得到第二结果，将7次谐波d轴控制目标电流减去所述、％ 得到第三结果，将7次谐波q轴控制目标电流减去所述iq7tJ#到第四结果； 将所述第一结果、第二结果、第三结果和第四结果分别通过谐振调节器，得到5次谐波 电压d轴补偿量ud5th、5次谐波电压q轴补偿量uq5th、7次谐波电压d轴补偿量ud7th和7次 谐波电压q轴补偿量uq7th; 将所述ud5th与所述ud7th相加得到谐波电压的d轴补偿量udth，将所述u#和所述u_ 相加得到谐波电压的q轴补偿量uqth。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振调节器的传递函数的表达式如下：
其中，《为谐振频率，k为比例系数，n为转矩脉动对应的次数。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述6次转矩脉动对应的谐振调节器的传递 函数如下：
其中，《6为所述6次转矩脉动的谐振频率，k为比例系数。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述12次转矩脉动对应的谐振调节器的传 递函数如下：
其中，《12为所述12次转矩脉动的谐振频率，k为比例系数。
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，该方法包括：获取永磁同步电机的三相电流ia、ib和ic；利用ia、ib和ic获取5次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id5th和q轴分量iq5th，利用ia、ib和ic获取7次谐波电流在对应的同步旋转坐标系下d轴分量id7th和q轴分量iq7th；将id5th、iq5th、id7th和iq7th通过谐振调节器得到谐波电压的d轴补偿量udth和q轴补偿量uqth；将udth反馈到永磁同步电机的控制系统的d轴电压ud中，并将uqth反馈到永磁同步电机的控制系统的q轴电压uq中，消除5次谐波电流和所述7次谐波电流，抑制6次转矩脉动及12次转矩脉动。该方法有效地消除谐波电流，提高抑制转矩脉动的效果。
【IPC分类】H02P21-05
【公开号】CN104579080
【申请号】CN201510069708
【发明人】冯江华, 许峻峰, 石敏, 何亚屏, 肖磊, 张朝阳, 文宇良, 郑汉锋
【申请人】南车株洲电力机车研究所有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月10日