[發明專利]一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法

在審

• 申請號: 202011315136.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112491315A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 楊沛豪;孫鋼虎;柴琦;寇水潮;黃修喜;高峰;孫夢瑤;李志鵬;郭新宇;張立松;趙守柱
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P6/10;H02P21/05
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立永磁同步電機PMSM在dq旋轉坐標系下的數學模型；

2)根據步驟1)永磁同步電機PMSM在dq旋轉坐標系下的數學模型，建立PMSM在dq旋轉坐標系負載轉矩表達式；

3)根據步驟2)PMSM在dq旋轉坐標系負載轉矩表達式，采用擾動轉矩觀測器來實時估算干擾轉矩所對應的電流補償量；

4)在步驟3)擾動轉矩觀測器基礎上進行改進，引入微分環節，建立改進擾動轉矩觀測器；

5)根據步驟4)改進擾動轉矩觀測器，建立輸入參考指令電流i_q^*到輸出擾動轉矩之間的傳遞函數，進一步得到傳遞函數變化量；

6)根據步驟5)改進擾動轉矩觀測器傳遞函數變化量，得到傳遞函數的靈敏度函數和補靈敏度函數；

7)通過小增益控制理論的穩定性判據充要條件，分析步驟6)傳遞函數的靈敏度函數和補靈敏度函數，驗證所提改進擾動轉矩觀測器的穩定性；

8)將所提改進擾動轉矩觀測器引入PMSM轉矩控制系統中，起到抑制PMSM轉矩脈動的作用。

2.根據權利要求1所述的一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法，其特征在于，步驟1)的具體實現方法為：建立永磁同步電機PMSM在dq旋轉坐標系下的數學模型：

其中：i_d、i_q、u_d、u_q為d、q軸電流、電壓；R為定子電阻；Ψ_d、Ψ_q為d、q軸定子繞組磁鏈；u_f、i_f、R_f為轉子電壓、電流、電阻；Ψ_f永磁直軸磁鏈；p為微分算子。

3.根據權利要求2所述的一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法，其特征在于，步驟2)的具體實現方法為：根據步驟1)永磁同步電機PMSM在dq旋轉坐標系下的數學模型，建立PMSM在dq旋轉坐標系負載轉矩表達式：

其中：J為電機的轉動慣量，ω為機械電角速度，ω＝ω_e/n_p；Ψ_s為定子磁鏈振幅；n_p為PMSM極對數；PMSM中低速運行時，控制易受轉矩脈動的影響。

4.根據權利要求3所述的一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法，其特征在于，步驟3)的具體實現方法為：根據步驟2)PMSM在dq旋轉坐標系負載轉矩表達式，用s表示微分算子，采用擾動轉矩觀測器來實時估算干擾轉矩所對應的電流補償量：

其中：K_L為PMSM轉矩常量。

5.根據權利要求4所述的一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法，其特征在于，步驟4)的具體實現方法為：在步驟3)擾動轉矩觀測器基礎上進行改進，引入微分環節，建立改進擾動轉矩觀測器：

其中：c₁、c₂為觀測器增益常數；輸入計算得到的轉子位置信號θ_e和電流信號i_q到擾動轉矩觀測器中，即可估計PMSM擾動轉矩；將擾動轉矩觀測器計算得到q軸補償電流i_qcm，反饋至前端對參考指令電流i_q^*進行實時補償，實現對PMSM擾動轉矩的有效抑制；實際模型用標準模型與實際模型變量的組合來表示；被控對象表示為：其中：G_n(s)為被控對象標準模型；ΔG_p(s)為被控對象實際模型的變化量。

6.根據權利要求5所述的一種抑制永磁同步電機轉矩脈動的方法，其特征在于，步驟5)的具體實現方法為：根據步驟4)改進擾動轉矩觀測器，建立輸入參考指令電流i_q^*到輸出擾動轉矩之間的傳遞函數：進一步的得到傳遞函數變化量ΔG₁(s)：