[发明专利]一种基于自适应滤波器的永磁同步电机转矩脉动抑制方法

说明书

一种基于自适应滤波器的永磁同步电机转矩脉动抑制方法。具体包括以二阶广义积分器为基础、依据电机速度解算谐波电流频率实现自适应率的自适应滤波器；以及将所实现的自适应滤波器以一种特定的方法引入电机矢量控制系统电流环中，实现电流环中谐波电流的提取与补偿，进而抑制了永磁同步电机的转矩脉动。该方法结构简洁，计算方便，易于实现，可以有效地抑制电机转矩脉动，且抑制效果在电机转速变化、负载突变的情况下依然有效。

技术领域

本发明涉及一种基于自适应滤波器的永磁同步电机转矩脉动抑制方法，涉及到永磁同步电机控制领域，尤其涉及到永磁同步电机转矩脉动抑制方法。

背景技术

永磁同步电机在机器人、数控机床和航空航天等领域有着广泛的应用，目前工业领域中对永磁同步电机的控制策略普遍采用磁场定向的矢量控制策略。在永磁同步电机的矢量控制中，空间矢量脉宽调制策略、逆变器上下桥功率器件之间的开关电压死区，以及永磁同步电机本体所存在的齿槽转矩等都会造成永磁同步电机运行时的转矩脉动，特别在低速超低速应用场景，转矩波动造成永磁同步电机性能下降严重，影响着永磁同步电机在高精度领域的应用。

针对永磁同步电机转矩脉动的抑制技术，目前已有的方法可分为两大类：一类是针对永磁同步电机本体进行优化设计，抑制齿槽转矩，此类方法周期长，成本高，且在电机给定情况下，无法实施；一类是通过在控制系统中加入转矩脉动抑制算法实现永磁同步电机的转矩脉动抑制，目前已有的转矩脉动抑制算法包括谐波电压补偿、比例谐振控制和重复控制等，但以上方法有着计算量大、实现复杂或通用性欠佳的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于自适应滤波器的永磁同步电机转矩脉动抑制方法。具体包括以二阶广义积分器为基础、依据电机速度解算谐波电流频率实现自适应率的自适应滤波器；以及将所实现的自适应滤波器以一种特定的方法引入电机矢量控制系统电流环中，实现电流环中谐波电流的提取与补偿，进而抑制了永磁同步电机的转矩脉动。该方法结构简洁，计算方便，易于实现，可以有效地抑制电机转矩脉动，且抑制效果在电机转速变化、负载突变的情况下依然有效。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种引入自适应滤波器的永磁同步电机控制系统，在电流环中加入基于自适应滤波器的谐波电流提取补偿模块；

所述谐波电流提取补偿模块提取电流环中电流误差的谐波电流，将该谐波电流正反馈到所述电流误差中，实现谐波电流的提取与补偿；将所述谐波电流提取补偿后的电流误差作为电流环的PI控制器输入信号，用于电机转矩脉动的抑制。

上述的永磁同步电机控制系统，优选的，自适应滤波器为基于二阶广义积分器的频率自适应带通滤波器。

上述的永磁同步电机控制系统，优选的，自适应滤波器的自适应率根据永磁同步电机的转速、极对数，以及谐波电流的次数、频率确定。

上述的永磁同步电机控制系统，优选的，提取电流环中电流误差的谐波电流时，最佳跟踪谐波次数为6次。

一种基于自适应滤波器的永磁同步电机转矩脉动抑制方法，包括以下步骤：

基于自适应滤波器，确定自适应率；

将自适应滤波器添加到电机控制系统的电流环中，将电流环的电流误差作为自适应滤波器的输入信号，利用自适应率，自适应滤波器提取电流误差信号中的谐波电流；并正反馈到电流环的电流误差信号中，实现将谐波电流提取补偿模块引入到电流环前向通道中；

将所述谐波电流提取补偿后的电流误差作为电机控制系统电流环的PI控制器输入信号，用于电机转矩脉动的抑制。

上述的永磁同步电机转矩脉动抑制方法，优选的，自适应滤波器为基于二阶广义积分器的频率自适应带通滤波器。