[发明专利]永磁同步电机转矩脉动抑制方法

说明书

一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，通过对谐波电流理想值进行相位前馈补偿校正后得到谐波电流参考值；根据电流信号的反馈值重构指令电压校正值，计算指令电压校正值与实际指令电压的差值并经低通滤波后获取指令电压补偿值；根据指令电压补偿值、电流信号的反馈值及基波电流与谐波电流叠加所得的电流参考值，计算得到更新的指令电压，经调制生成逆变器驱动信号，用于驱动电机运行并实现转矩脉动抑制。本发明采用预测控制方法控制电机相电流，通过单一环路即可实现基波和任意次谐波电流的控制，实现简单，动态响应特性好。

技术领域

本发明涉及的是一种电机控制领域的技术，具体是一种能够同时控制永磁同步电机基波和多个谐波分量的转矩脉动抑制方法。

背景技术

永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor，PMSM)的转矩脉动和电机相电流的谐波分量密切相关，因此可以控制电机相电流中特定次谐波分量，通过抑制特定次谐波电流消除转矩脉动或注入特定次谐波电流生成对抗转矩，实现转矩脉动的抑制或消除。现有的永磁同步电机谐波控制方法主要包括多同步旋转坐标系控制和谐振控制，但多同步旋转坐标系控制方法需要在基波控制环路的基础上并联多个控制环路，增加了算法的复杂度，同时为了提取谐波分量，需进行滤波处理，从而造成了信号响应的延迟，影响系统快速响应特性；而谐振控制方法仅能对特定次谐波进行控制，此外理想谐振控制器离散化数字实现后存在特性畸变，在电机高速运行时难以保证高频信号的稳定控制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，采用预测控制方法控制电机相电流，通过单一环路即可实现基波和任意次谐波电流的控制，可通过注入特定谐波生成对抗转矩，从而抑制系统转矩脉动，实现简单，动态响应特性好。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过对谐波电流理想值进行相位前馈补偿校正后得到谐波电流参考值；根据电流信号的反馈值重构指令电压校正值，计算指令电压校正值与实际指令电压的差值并经低通滤波后获取指令电压补偿值；根据指令电压补偿值、电流信号的反馈值及基波电流与谐波电流叠加所得的电流参考值，计算得到更新的指令电压，经调制生成逆变器驱动信号，用于驱动电机运行并实现转矩脉动抑制。

本发明具体包括以下步骤：

步骤1：设定理想谐波电流在dq同步旋转坐标系下的参考值，具体为：

，其中：k表示dq同步旋转坐标系下的谐波次数，i_dk、i_qk为k次谐波电流的d、q轴分量，I_k表示k次谐波的幅值，ω表示基波角频率，t表示当前时刻，T_s表示采样周期，δ_k表示初始相位。

步骤2：对谐波电流参考值进行相位前馈补偿校正，获得校正后的谐波电流参考值，具体为其中：为校正后的谐波电流参考值，θ_ck为相位补偿角，当注入的谐波为正序分量时，其表达式为θ_ck＝-arctan(kωT_c)，当注入的谐波为负序分量时θ_ck＝arctan(k_ωT_c)，T_c为控制延时补偿量，其优选值为采样周期T_s；

步骤3：将各次谐波电流参考值与基波电流参考值叠加，获得t+T_s时刻d、q轴电流最终参考值：，其中：i_d0、i_q0为基波电流参考值，可由速度环控制或转矩环控制输出得到，为d、q轴电流最终参考值；

步骤4：采样电机的三相电流，再进行旋转坐标变换，获取当前时刻d、q轴电流的采样值i_d(t)、i_q(t)；