[發明專利]抑制永磁同步電機轉矩脈動方法、系統、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202110057474.X
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112910336B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 陳天寧;丁俊杰;方江龍;唐旭;符俊杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02P6/34
• 分類號: H02P6/34;H02P6/10;H02P21/05;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建電機控制系統和電磁模型的聯合仿真模型，獲得電機輸出的電磁轉矩；

對輸出轉矩進行快速傅里葉變換，得到諧波轉矩頻譜圖，從頻譜圖上獲取含量較大的諧波轉矩分量，將其作為目標對象并確定所注入諧波電流的階次；

以諧波電流的幅值和相位為變量進行參數掃描分析，求取含量較大的諧波轉矩分量幅值最小時變量的最優解，作為諧波電流注入的參考值；

依次采用Clark變換和Park變換將三相靜止坐標系下的注入電流信號轉換為兩相旋轉坐標系下的電流信號，通過電流控制器輸出疊加到給定的電壓信號上，從而實現電機轉矩脈動的抑制；

對輸出轉矩進行快速傅里葉變換，得到各階諧波轉矩分量的幅值，針對幅值較大的k次諧波轉矩階次，注入k-1次諧波電流來將其抑制，注入的電流為：

其中，ω為電角速度，I_v為v次諧波電流的幅值，θ_v為v次諧波電流的相位。

2.根據權利要求1所述的一種諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動方法，其特征在于，永磁同步電機的聯合仿真具體為：

主電路中的電機模型考慮電機漏磁、磁場飽和、電樞反應及損耗對電機性能影響的電磁場有限元模型；控制系統控制電機的輸入，電機將三相電流、轉速、位置、轉矩反饋到控制系統中。

3.根據權利要求1所述的一種諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動方法，其特征在于，采用參數掃描分析法的具體步驟：

固定諧波電流的幅值，以諧波電流的相位為變量，設置變量范圍和掃描步長，對變量進行參數掃描分析，確定出能夠抑制轉矩脈動的最優諧波電流相位，在此基礎上，以諧波電流的幅值為變量進行參數掃描分析，確定能剛好抵消目標諧波轉矩的諧波電流幅值，將此時的最優諧波電流作為待注入的諧波電流參考值。

4.根據權利要求1所述的一種諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動方法，其特征在于，將優化后的三相諧波電流I_Av、I_Bv、I_Cv經過Clarke變換和Park變換轉換為兩相同步旋轉坐標系下的電流I_dv、I_qv，通過電流控制器輸出u_dv、u_qv疊加到給定的電壓信號上，從而實現電機轉矩脈動的抑制。

5.根據權利要求4所述的一種諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動方法，其特征在于，坐標變換公式為：

其中，θ為電角度。

6.一種諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動系統，其特征在于，包括：

構建模塊，用于構建電機控制系統和電磁模型的聯合仿真模型，獲得電機輸出的電磁轉矩；

轉矩變換模塊，用于對輸出轉矩進行快速傅里葉變換，得到諧波轉矩頻譜圖，從頻譜圖上獲取含量較大的諧波轉矩分量，將其作為目標對象并確定所注入諧波電流的階次；對輸出轉矩進行快速傅里葉變換，得到各階諧波轉矩分量的幅值，針對幅值較大的k次諧波轉矩階次，注入k-1次諧波電流來將其抑制，注入的電流為：

其中，ω為電角速度，I_v為v次諧波電流的幅值，θ_v為v次諧波電流的相位；

掃描分析模塊，用于以諧波電流的幅值和相位為變量進行參數掃描分析，求取含量較大的諧波轉矩分量幅值最小時變量的最優解，作為諧波電流注入的參考值；

脈動抑制模塊，用于依次采用Clark變換和Park變換將三相靜止坐標系下的注入電流信號轉換為兩相旋轉坐標系下的電流信號，通過電流控制器輸出疊加到給定的電壓信號上，從而實現電機轉矩脈動的抑制。