[发明专利]一种电机定子电流及转矩谐波的分析方法

说明书

本发明提出一种电机定子电流及转矩谐波分析方法，可广泛应用于大部分包含了闭环控制策略的电机动力系统中，包括以下步骤：根据控制部分中的算法公式计算得到电机定子电流到逆变器开关控制信号等效电压信号的传递函数；确定噪声源，计算逆变器开关控制信号等效电压信号到噪声源节点前端信号的传递函数，以及噪声源节点后端信号到输出电机定子电流的传递函数；由电机转矩方程得到电机定子电流到电机转矩的传递函数；计算得到整个电机动力系统从噪声源到电机定子电流及转矩的总传递函数；根据计算得到的总传递函数的幅值确定闭环控制策略对相应噪声源的放大或抑制程度，并判断相应闭环控制策略在抑制电机定子电流及转矩谐波方面的优劣性。

技术领域

本发明涉及电机振动噪声分析技术领域，具体涉及一种电机定子电流及转矩谐波的分析方法，具体分析电机动力系统中闭环控制策略对于电机定子电流及转矩谐波的影响。

背景技术

随着电机的应用越来越广泛，电机的振动噪声问题越来越受到重视，电机的振动噪声会影响设备的使用寿命，工作性能和操作舒适性等，而电机定子电流及转矩中包含的噪声谐波成分是引起电机振动噪声的主要因素，因此对电机定子电流及转矩谐波的分析有重要意义。

随着电机应用的领域日渐广泛和复杂，许多应用工况都要求电机需要有优良的调节转速或调节转矩的性能，而要获得相应的性能则需要加入电机控制器与电机驱动部分形成闭环控制策略来实现，图1即为常用的电机闭环控制模型。

然而以往对电机定子电流及转矩谐波的研究主要在电机本体的电磁力波分析，电机固有参数特征分析和机械结构分析等方面，并没有对电机的闭环控制策略对于电机定子电流及转矩谐波的影响进行具体的分析。

为此有必要发明一种电机定子电流及转矩谐波分析方法，针对电机动力系统中闭环控制策略对于电机定子电流及转矩谐波的影响进行量化分析，有效的对闭环控制策略在抑制电机定子电流及转矩谐波方面的优劣性进行评价。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种电机定子电流及转矩谐波的分析方法，其可广泛应用于所有包含了闭环控制策略的电机动力系统中，能够量化分析闭环控制策略对谐波噪声源的放大或抑制作用，并据此在抑制电机定子电流及转矩噪声谐波方面判断闭环控制策略的优劣性。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

本发明提供一种电机定子电流及转矩谐波分析方法，包括以下步骤：

步骤S1、将要分析的电机动力系统分为控制部分和驱动部分。对于控制部分，以电机定子电流信号作为输入信号i(t)＝[i_d(t),i_q(t)]，以电机控制器输出的逆变器开关控制信号等效电压信号作为输出信号x₁(t)＝[x_1d(t),x_1q(t)]，具体分析控制部分中的算法公式，得到关于i(t)和x₁(t)的第一线性微积分方程组。若有无法化成线性微积分算子的部分，则通过连续函数的最佳平方逼近法进行线性拟合。

步骤S2、设I(f)，X₁(f)为i(t)，x₁(t)的傅立叶变换，代入步骤S1中的线性微积分方程组，则得到从电机定子电流信号I(f)，到逆变器开关控制信号等效电压信号X₁(f)的传递函数H₁(f)。

步骤S3、对于驱动部分，根据电机固有的动态数学模型，在确定非理想因素引起的噪声源n(t)＝[n_d(t),n_q(t)]的节点后，计算得到关于逆变器开关控制信号等效电压信号x₁(t)和噪声源节点前端信号x₂(t)＝[x_2d(t),x_2q(t)]的线性微积分方程组，以及关于噪声源节点后端信号[x₂(t)+n(t)]和输出电机定子电流信号i(t)的线性微积分方程组。