[發(fā)明專利]電機(jī)設(shè)備及抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010429870.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111510028B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇;沈文;王二峰;吳軒欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市英威騰電氣股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/10
• 分類號(hào): H02P6/10;H02P21/13;H02P21/18;H02P21/24;H02P25/024
• 代理公司: 深圳市深佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44285
• 代理人: 夏歡

本申請(qǐng)公開了一種抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的系統(tǒng)，包括：永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)主體；信號(hào)調(diào)理模塊，用于接收電流反饋信號(hào)并提取出位置跟蹤誤差信號(hào)ε(Δθ)；觀測(cè)模塊，用于根據(jù)接收的輸入信號(hào)ε′(Δθ)輸出位置反饋信號(hào)以及轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)以使永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)主體根據(jù)位置反饋信號(hào)以及轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)進(jìn)行永磁同步電機(jī)的閉環(huán)反饋控制；脈動(dòng)補(bǔ)償模塊，用于基于觀測(cè)模塊的輸出信號(hào)，構(gòu)建出針對(duì)第n次諧波的補(bǔ)償信號(hào)ε^cn(Δθ)，以抵消位置跟蹤誤差信號(hào)ε(Δθ)中包含的第n次諧波，其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)?ε^cn(Δθ)。應(yīng)用本申請(qǐng)的方案，可以對(duì)永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)進(jìn)行有效的抑制。本申請(qǐng)還提供了一種電機(jī)設(shè)備及抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的方法，具有相應(yīng)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電機(jī)設(shè)備及抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)因其轉(zhuǎn)矩密度大，能效高的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)場(chǎng)合中，特別是拉絲機(jī)，注塑機(jī)，起重提升等場(chǎng)合通常要求電機(jī)在低速下具備大轉(zhuǎn)矩輸出的能力。為滿足這樣的需求，電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中須保持較為精確的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向。而出于系統(tǒng)成本和可靠性方面的考慮，實(shí)際方案中往往選擇無(wú)感矢量觀測(cè)器代替成本較高的位置傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置信息的獲取。

當(dāng)永磁同步電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，通常選用的是基于高頻電壓注入的無(wú)感矢量控制算法，該算法相比與反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)算法具有更高的信噪比，能夠更可靠地估計(jì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置，達(dá)到更好的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制效果。例如圖1為常用的基于高頻電壓注入的永磁同步電機(jī)無(wú)感矢量控制結(jié)構(gòu)框圖。

在高頻注入算法中，觀測(cè)器的輸入是從高頻電流響應(yīng)中提取出的位置跟蹤誤差信號(hào)。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于電流采樣的零漂、增益誤差和逆變器的死區(qū)效應(yīng)，分別會(huì)在觀測(cè)器的輸入信號(hào)中產(chǎn)生1次，2次和6次諧波，這些諧波經(jīng)過(guò)閉環(huán)觀測(cè)器放大后，會(huì)產(chǎn)生諧波形式的轉(zhuǎn)速觀測(cè)誤差以及位置觀測(cè)誤差，并且疊加到轉(zhuǎn)速以及位置的反饋信號(hào)中，由此產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速響應(yīng)的低頻脈動(dòng)。

針對(duì)該低頻脈動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)一些硬件方法可以有效解決，例如采用高精度低溫漂的運(yùn)算放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器減小電流采樣誤差，根據(jù)三相輸出電壓的測(cè)量值對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖進(jìn)行修正抑制死區(qū)效應(yīng)等，但這類方法會(huì)大幅增加成本，僅在部分高端應(yīng)用場(chǎng)合中使用。還有的方案采用基于電流諧波檢測(cè)的方法對(duì)電流采樣值進(jìn)行在線校正或者對(duì)指令定子電壓進(jìn)行在線補(bǔ)償，雖然能抑制電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)且不需要電機(jī)的參數(shù)信息，但僅適用于非高頻電壓注入的基波電流控制。

綜上所述，如何有效地抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電機(jī)設(shè)備及抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的系統(tǒng)和方法，以有效地抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種抑制永磁同步電機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)的系統(tǒng)，包括

永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)主體；

信號(hào)調(diào)理觀測(cè)器，且所述信號(hào)調(diào)理觀測(cè)器包括：

信號(hào)調(diào)理模塊，用于接收電流反饋信號(hào)并提取出位置跟蹤誤差信號(hào)ε(Δθ)；

觀測(cè)模塊，用于根據(jù)接收的輸入信號(hào)ε′(Δθ)輸出位置反饋信號(hào)以及轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)以使所述永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)主體根據(jù)所述位置反饋信號(hào)以及所述轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)進(jìn)行永磁同步電機(jī)的閉環(huán)反饋控制；

脈動(dòng)補(bǔ)償模塊，用于基于所述觀測(cè)模塊的輸出信號(hào)，構(gòu)建出針對(duì)第n次諧波的補(bǔ)償信號(hào)ε^cn(Δθ)，以抵消所述位置跟蹤誤差信號(hào)ε(Δθ)中包含的第n次諧波，其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。

優(yōu)選的，所述脈動(dòng)補(bǔ)償模塊包括：