[發明專利]一種永磁同步電機的控制參數優化方法

在審

• 申請號: 202210311772.1
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114665769A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 張雨國;楊志堅;唐玥;陳梓毅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 周春麗

1.一種永磁同步電機的控制參數優化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、測量出永磁同步電機的齒槽轉矩諧波；

S2、獲取所述永磁同步電機及其矢量驅動控制系統的參數；

S3、計算齒槽轉矩到電機轉速的閉環傳遞函數，根據所述閉環傳遞函數得到齒槽轉矩引起的轉速諧波幅值大小；

S4、構建轉速環和電流環開環截止頻率和相位裕度與PI參數的關聯數學模型；

S5、根據驅動系統動力響應特性要求，設定電機驅動系統轉速環和電流環的開環截止頻率和相位裕度范圍；

S6、以所述齒槽轉矩諧波為輸入，以轉速環和電流環的開環截止頻率和相位裕度為優化變量，以所述電機驅動系統轉速環和電流環的開環截止頻率和相位裕度范圍為變量約束條件，以所述齒槽轉矩引起的轉速諧波幅值大小為目標函數，尋優找出使齒槽轉矩引起的轉速諧波幅值最小的PI參數。

2.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機的控制參數優化方法，其特征在于，步驟S1中需要測出永磁同步電機的齒槽轉矩諧波階次及幅值大小。

3.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機的控制參數優化方法，其特征在于，步驟S2中，所述永磁同步電機參數包括電機電感、轉子磁鏈、電機極對數、轉動慣量和阻尼系數，所述矢量驅動控制系統參數包括電流濾波器截止頻率和系統延時時間參數。

4.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機的控制參數優化方法，其特征在于，步驟S3的具體步驟包括：

S31、根據永磁同步d-q軸下的電壓方程，得到定在電壓u_d、u_q到定子電流i_d、i_q的傳遞函數H_u2i(s)：

式中，s為復變數，R為定子電阻，L_s為電感，w_e為電機電角速度；

S32、根據永磁同步電機電磁轉矩方程，得到q軸電流i_q到電磁轉矩T_e的傳遞函數

式中，s為復變數，p為電機極對數，Ψ_f為轉子磁鏈；

S33、根據電機機械運動方程，得到電機電磁轉矩T_e到轉速w_r的傳遞函數H_Te2s(s)

式中，s為復變數，J為電機轉動慣量，B為電機阻尼系數；

S34、確定低通電流濾波器類型，并根據類型確定其傳遞函數H_bf(s)；

S35、將SVPWM和逆變器等效為延時環節，設控制系統總延時時間為τ，得到延時環節在d-q軸坐標系下的傳遞函數H_delay(s)

式中，s為復變數，p為電機極對數，為電機轉速指令；

S36、轉速環、d軸電流環、q軸電流環PI控制器的傳遞函數別為

H_{pi_s}(s)＝k_{p_s}+k_{i_s}/s

H_{pi_id}(s)＝k_{p_id}+k_{i_id}/s

H_{pi_iq}(s)＝k_{p_iq}+k_{i_iq}/s

式中，s為復變數，k_{p_s}、k_{i_s}、k_{p_id}、k_{i_id}、k_{p_iq}、k_{i_iq}分別為轉速環、d軸電流環、q軸電流環PI控制器的比例系數和積分系數；

S37、得到齒槽轉矩T_cog(s)到電機轉速w_r(s)的閉環傳遞函數為

S38、根據閉環傳遞函數，令H_F(s)和H_B(s)中的s＝kwj，即可得到第kw階的齒槽轉矩T_cog(kwj)引起的轉速諧波幅值|w_r(kwj)|為

式中，|T_cog(kwj)|，|w_r(kwj)|分別為第kw階齒槽轉矩幅值大小和轉速諧波幅值大小，j為虛數單位。