[发明专利]一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法

权利要求书

1.一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立永磁同步电机PMSM在dq旋转坐标系下的数学模型；

2)根据步骤1)永磁同步电机PMSM在dq旋转坐标系下的数学模型，建立PMSM在dq旋转坐标系负载转矩表达式；

3)根据步骤2)PMSM在dq旋转坐标系负载转矩表达式，采用扰动转矩观测器来实时估算干扰转矩所对应的电流补偿量；

4)在步骤3)扰动转矩观测器基础上进行改进，引入微分环节，建立改进扰动转矩观测器；

5)根据步骤4)改进扰动转矩观测器，建立输入参考指令电流i_q^*到输出扰动转矩之间的传递函数，进一步得到传递函数变化量；

6)根据步骤5)改进扰动转矩观测器传递函数变化量，得到传递函数的灵敏度函数和补灵敏度函数；

7)通过小增益控制理论的稳定性判据充要条件，分析步骤6)传递函数的灵敏度函数和补灵敏度函数，验证所提改进扰动转矩观测器的稳定性；

8)将所提改进扰动转矩观测器引入PMSM转矩控制系统中，起到抑制PMSM转矩脉动的作用。

2.根据权利要求1所述的一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为：建立永磁同步电机PMSM在dq旋转坐标系下的数学模型：

其中：i_d、i_q、u_d、u_q为d、q轴电流、电压；R为定子电阻；Ψ_d、Ψ_q为d、q轴定子绕组磁链；u_f、i_f、R_f为转子电压、电流、电阻；Ψ_f永磁直轴磁链；p为微分算子。

3.根据权利要求2所述的一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法为：根据步骤1)永磁同步电机PMSM在dq旋转坐标系下的数学模型，建立PMSM在dq旋转坐标系负载转矩表达式：

其中：J为电机的转动惯量，ω为机械电角速度，ω＝ω_e/n_p；Ψ_s为定子磁链振幅；n_p为PMSM极对数；PMSM中低速运行时，控制易受转矩脉动的影响。

4.根据权利要求3所述的一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法为：根据步骤2)PMSM在dq旋转坐标系负载转矩表达式，用s表示微分算子，采用扰动转矩观测器来实时估算干扰转矩所对应的电流补偿量：

其中：K_L为PMSM转矩常量。

5.根据权利要求4所述的一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法，其特征在于，步骤4)的具体实现方法为：在步骤3)扰动转矩观测器基础上进行改进，引入微分环节，建立改进扰动转矩观测器：

其中：c₁、c₂为观测器增益常数；输入计算得到的转子位置信号θ_e和电流信号i_q到扰动转矩观测器中，即可估计PMSM扰动转矩；将扰动转矩观测器计算得到q轴补偿电流i_qcm，反馈至前端对参考指令电流i_q^*进行实时补偿，实现对PMSM扰动转矩的有效抑制；实际模型用标准模型与实际模型变量的组合来表示；被控对象表示为：其中：G_n(s)为被控对象标准模型；ΔG_p(s)为被控对象实际模型的变化量。

6.根据权利要求5所述的一种抑制永磁同步电机转矩脉动的方法，其特征在于，步骤5)的具体实现方法为：根据步骤4)改进扰动转矩观测器，建立输入参考指令电流i_q^*到输出扰动转矩之间的传递函数：进一步的得到传递函数变化量ΔG₁(s)：