[发明专利]基于谐波分解的永磁无刷电机高性能运行控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于谐波分解的永磁无刷电机高性能运行控制方法及系统。该方法包括：根据永磁无刷电机的转子位置，确定永磁无刷电机的实际转速；根据永磁无刷电机的给定转速和实际转速，通过转速调节器确定合成电流给定值；获取永磁无刷电机的性能选择参数；根据合成电流给定值和性能选择参数，确定基波电流峰值给定值；根据基波电流峰值给定值、合成电流给定值和性能选择参数，确定五次谐波电流峰值给定值和七次谐波电流峰值给定值；将五次谐波电流峰值给定值和七次谐波电流峰值给定值注入永磁无刷电机的定子电流中。本发明可以降低谐波分量导致的转矩脉动对电机性能的影响，同时能够实现无直轴电枢反应、铜耗最小等高性能运行。

技术领域

本发明涉及永磁无刷电机控制领域，特别是涉及一种基于谐波分解的永磁无刷电机高性能运行控制方法及系统。

背景技术

永磁无刷电机因其结构简单、响应速度快、调速性能好等优点，在电力传动、工业控制、家用电器以及航空航天等各种场合得到广泛的研究与应用。永磁无刷电机分为永磁同步电机与无刷直流电机，对于理想状态下，永磁同步电机与无刷直流电机转子磁场在气隙中的分布分别为理想正弦波与理想梯形波。然而在实际生产制造过程中，电机本体设计并不能达到理想状态，转子永磁体磁链在气隙圆内的分布是由基波和一系列谐波叠加而成。

尽管理想正弦波形驱动方式相较于含谐波分量的非理想波形驱动方式简单，但是在含谐波分量的波形的驱动方式下产生的功率密度、输出转矩要比理想正弦波驱动的高。然而对于含谐波分量的非理想反电势而言，由于谐波分量存在会使得永磁无刷电机运行过程中产生相应的转矩脉动，从而影响电机的使用寿命和运行效率。此外许多高性能的驱动场合要求永磁无刷电机转矩具有较高的平滑度，在这种情况下，转矩脉动的存在就会严重影响整个系统的可靠性、稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于谐波分解的永磁无刷电机高性能运行控制方法及系统，以降低谐波分量导致的转矩脉动对电机性能的影响，提高永磁无刷电机的性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于谐波分解的永磁无刷电机高性能运行控制方法，包括：

根据永磁无刷电机的转子位置，确定所述永磁无刷电机的实际转速；

根据所述永磁无刷电机的给定转速和实际转速，通过转速调节器确定合成电流给定值；

获取所述永磁无刷电机的性能选择参数；所述性能选择参数为不大于1的非负数，所述性能选择参数根据用户期望注入的谐波电流设定；

根据所述合成电流给定值和所述性能选择参数，确定基波电流峰值给定值；

根据所述基波电流峰值给定值、所述合成电流给定值和所述性能选择参数，确定五次谐波电流峰值给定值和七次谐波电流峰值给定值；

将所述五次谐波电流峰值给定值和所述七次谐波电流峰值给定值注入所述永磁无刷电机的定子电流中，以抑制五次谐波和七次谐波产生的转矩脉动及抑制超出七次的非零序谐波反电势与基波电流产生的转矩脉动。

可选的，所述性能选择参数为注入七次谐波的电流与注入总电流之间的比值；所述注入总电流为注入五次谐波的电流与注入七次谐波的电流之和；所述注入五次谐波的电流和所述注入七次谐波的电流均为用户期望注入的谐波电流。

可选的，所述根据所述合成电流给定值和所述性能选择参数，确定基波电流峰值给定值，具体包括：

获取基波反电势常数、五次谐波反电势常数和七次谐波反电势常数；

根据所述基波反电势常数、所述五次谐波反电势常数和所述七次谐波反电势常数，确定五次谐波反电势倍数、七次谐波反电势倍数和最佳谐波电流倍数；