[发明专利]一种永磁同步电机转子位置误差及电磁转矩误差的模型构建方法

说明书

本发明公开一种永磁同步电动机转子位置误差及电磁转矩误差的模型构建方法，通过已知静止坐标αβ系下定子电流变化量公式和转子位置误差公式，通过推导，得到转子位置误差和电磁转矩误差的关系，建立模型。本发明通过推导得到转子位置误差和电磁转矩误差的关系，减少电磁转矩在转子上的脉动量，减少电磁噪声。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的控制，尤其涉及对于电机转子位置误差及电磁转矩误差的建模方法。

背景技术

目前，在以三相永磁同步电动机驱动的装备中，其调速方式主要以矢量控制为主，且技术比较成熟，矢量控制是假定磁动势沿气隙成正弦规律分布的；但是，在实际控制过程中，电机气隙主磁场并不是完全按正弦波分布的，由于永磁体和定子磁场的共同作用，这种使磁场出现动态变化的情况，使电磁转矩在转子上出现脉动量，其脉动引起转子振动，产生噪声，是电磁噪声的主要来源，其重要原因是在估计转子位置时，角度估计有误差存在，但现在文献在进行电机控制时，往往因为忽略转子位置的微小误差对转矩的影响。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种永磁同步电动机转子位置误差及电磁转矩误差的模型构建方法，得到转子位置误差和电磁转矩误差的关系，减少电磁转矩在转子上的脉动量，减少电磁噪声。

所采用的技术方案是：一种永磁同步电机转子位置误差及电磁转矩误差的模型构建方法，模型构建方法步骤如下：

通过已知静止坐标αβ系下定子电流变化量公式

其中，Δi_α为静止坐标αβ系下α轴的电流变化量，Δi_β为β轴的电流变化量，ψ_r为转子磁链，L_d和L_q为定子在转子dq坐标系下的分量；k为当前的采样瞬间，T为采样周期；

已知转子位置误差公式，Δθ＝θ_r-θ_rm＝∫(ω_r-ω_rm)dt (2)，

其中，ω_r为转子实际速度；而ω_rm为检测速度，速度检测以高分辨率的编码器来完成；θ_r是转子位置的实际角度值，θ_rm转子位置的检测角度值；(1)式和(2)在文献(H.Lu,L.Zhang,and W.Qu,A new torque control method for torque ripple minimizationof BLDCmotors with un-ideal back EMF,IEEE Transactions on Power Electronics,23(2),950-958,2008.)可得；

将(1)式乘以T，得

将(4)变形，得

将(5)代入(3)，得

当转子位置有误差时，其转矩误差可以根据异步电动机αβ坐标下公式来求得，异步电机的转矩公式为

其中，L_m和L_r分别是定子与转子同轴等效绕组间的互感和转子等效两相绕组的自感；i_sβ和i_sα分别是定子在αβ坐标下的两个电流分量；ψ_rα和ψ_rβ是转子磁链在αβ坐标下的两个分量；

由于三相永磁同步电动机的转子是永磁体，则转子磁链在αβ坐标下的两个分量：

ψ_rα＝ψ_rsin(θ_rm+Δθ) (8)