[發明專利]永磁同步電機轉矩脈動抑制方法

有效

• 申請號: 201910717680.1
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN112332716B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 林環城;羅繼濤;章勇;李育
• 申請（專利權）人: 上海汽車變速器有限公司
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種永磁同步電機轉矩脈動抑制方法，通過對諧波電流理想值進行相位前饋補償校正后得到諧波電流參考值；根據電流信號的反饋值重構指令電壓校正值，計算指令電壓校正值與實際指令電壓的差值并經低通濾波后獲取指令電壓補償值；根據指令電壓補償值、電流信號的反饋值及基波電流與諧波電流疊加所得的電流參考值，計算得到更新的指令電壓，經調制生成逆變器驅動信號，用于驅動電機運行并實現轉矩脈動抑制。本發明采用預測控制方法控制電機相電流，通過單一環路即可實現基波和任意次諧波電流的控制，實現簡單，動態響應特性好。

技術領域

本發明涉及的是一種電機控制領域的技術，具體是一種能夠同時控制永磁同步電機基波和多個諧波分量的轉矩脈動抑制方法。

背景技術

永磁同步電機(permanentmagnet synchronous motor，PMSM)的轉矩脈動和電機相電流的諧波分量密切相關，因此可以控制電機相電流中特定次諧波分量，通過抑制特定次諧波電流消除轉矩脈動或注入特定次諧波電流生成對抗轉矩，實現轉矩脈動的抑制或消除?，F有的永磁同步電機諧波控制方法主要包括多同步旋轉坐標系控制和諧振控制，但多同步旋轉坐標系控制方法需要在基波控制環路的基礎上并聯多個控制環路，增加了算法的復雜度，同時為了提取諧波分量，需進行濾波處理，從而造成了信號響應的延遲，影響系統快速響應特性；而諧振控制方法僅能對特定次諧波進行控制，此外理想諧振控制器離散化數字實現后存在特性畸變，在電機高速運行時難以保證高頻信號的穩定控制。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種永磁同步電機轉矩脈動抑制方法，采用預測控制方法控制電機相電流，通過單一環路即可實現基波和任意次諧波電流的控制，可通過注入特定諧波生成對抗轉矩，從而抑制系統轉矩脈動，實現簡單，動態響應特性好。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明通過對諧波電流理想值進行相位前饋補償校正后得到諧波電流參考值；根據電流信號的反饋值重構指令電壓校正值，計算指令電壓校正值與實際指令電壓的差值并經低通濾波后獲取指令電壓補償值；根據指令電壓補償值、電流信號的反饋值及基波電流與諧波電流疊加所得的電流參考值，計算得到更新的指令電壓，經調制生成逆變器驅動信號，用于驅動電機運行并實現轉矩脈動抑制。

本發明具體包括以下步驟：

步驟1：設定理想諧波電流在dq同步旋轉坐標系下的參考值，具體為：

，其中：k表示dq同步旋轉坐標系下的諧波次數，i_dk、i_qk為k次諧波電流的d、q軸分量，I_k表示k次諧波的幅值，ω表示基波角頻率，t表示當前時刻，T_s表示采樣周期，δ_k表示初始相位。

步驟2：對諧波電流參考值進行相位前饋補償校正，獲得校正后的諧波電流參考值，具體為其中：為校正后的諧波電流參考值，θ_ck為相位補償角，當注入的諧波為正序分量時，其表達式為θ_ck＝-arctan(kωT_c)，當注入的諧波為負序分量時θ_ck＝arctan(k_ωT_c)，T_c為控制延時補償量，其優選值為采樣周期T_s；

步驟3：將各次諧波電流參考值與基波電流參考值疊加，獲得t+T_s時刻d、q軸電流最終參考值：，其中：i_d0、i_q0為基波電流參考值，可由速度環控制或轉矩環控制輸出得到，為d、q軸電流最終參考值；

步驟4：采樣電機的三相電流，再進行旋轉坐標變換，獲取當前時刻d、q軸電流的采樣值i_d(t)、i_q(t)；