[发明专利]永磁同步电机转矩补偿方法、永磁同步电机补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种永磁同步电机转矩补偿方法、永磁同步电机补偿装置。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、运行可靠、调速范围宽、动静态特性好等优点，广泛应用于交流传动系统。而永磁同步电机工作时电磁转矩是否稳定是衡量电机性能的关键因素，转矩脉动会引起振动和噪声，加大电机的机械磨损，使其在高精度场合的应用受到限制，同时，转矩的脉动会引起转速的脉动，使得电机转速控制精度下降。

气隙磁通中谐波的存在是永磁同步电机转矩脉动产生的一个主要原因。在实际的永磁同步电机中，由于电机转子永磁体制造公差的限制，理想的正弦气隙磁通密度分布很难实现。当不理想的转子正弦磁通密度和定子旋转磁场相互作用时便会产生周期性的转矩脉动。

永磁同步电机的气隙磁场带有不同程度的谐波，谐波会导致电流波形畸变，从而增加电机的振动和噪声，一般地，从控制策略入手，通过控制加在电机定子绕组上的电压或电流波形来抑制转矩脉动。然而，现有方案中控制策略对谐波电流抑制一般采用模型预测控制，对电机参数进行重构，使得结构复杂，参数调节变得很困难，并且还存在电流过零点检测不准确，导致误补偿的缺陷，抑制效果较差。

针对相关技术中抑制永磁同步电机的气隙磁场带有不同程度的谐波过程中，方案较为复杂的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种永磁同步电机转矩补偿方法、永磁同步电机补偿装置，以至少解决现有技术中抑制永磁同步电机的气隙磁场带有不同程度的谐波过程中，方案较为复杂的问题。

为解决上述技术问题，根据本公开实施例的一个方面，本发明提供了一种永磁同步电机转矩补偿方法，该方法包括：

获取永磁同步电机U、V、W三相中VU线电压u_VU以及WU线电压u_WU；

根据线电压u_VU、线电压u_WU计算永磁同步电机U、V、W三相反电动势e_u、e_v、e_w；

获取永磁同步电机的转速，根据计算的永磁同步电机三相反电动势e_u、e_v、e_w以及获取的转速确定永磁同步电机的d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q；

根据确定的d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q提取对应谐波补偿值Δu_d、Δu_q；

根据提取的谐波补偿值Δu_d、Δu_q对永磁同步电机控制系统进行谐波补偿，以减少电机速度波动。

进一步地，根据计算的永磁同步电机三相反电动势e_u、e_v、e_w以及获取的转速确定永磁同步电机的d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q，包括：

在两相旋转坐标系下，确定d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q如下：

其中，L_d、L_q为永磁同步电机的d轴、q轴电感；i_d、i_q为通过电流传感器测量后经过坐标变换得到的d、q轴电流值；ψ_f为永磁体产生的基波磁链，ψ₅、ψ₇、ψ₁₁、ψ₁₃表示5次、7次、11次、13次谐波磁链；θ为电机转子旋转的电角度；

根据确定的d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q，确定6次谐波的d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q：

进一步地，根据确定的d轴磁链ψ_d、q轴磁链ψ_q提取对应谐波补偿值Δu_d、Δu_q，包括：

在两相旋转坐标系下，确定电压方程如下：

其中，R是电机的定子内阻，ω为电机转子旋转的电角速度；

根据电压方程，在两相旋转坐标系下，确定6次谐波的电磁转矩：

其中，p_n为电机极对数；