無差拍電流控制模塊10包括無差拍控制器2、Clark變換器3、換流器4和Park變換器6，其中，所述PI控制器I的輸出端與所述無差拍控制器2的輸入端連接，所述無差拍控制器2的輸出端與所述Clark變換器3的輸入端連接，所述Clark變換器3的輸出端與所述換流器4的輸入端連接，所述換流器4的輸出端與所述永磁同步電機(jī)5的輸入端連接，所述永磁同步電機(jī)5的輸出端與所述Park變換器6的輸入端連接，所述Park變換器6的輸出端與所述無差拍控制器2的輸入端連接。
[0030]如圖1所示，所述永磁同步電機(jī)5的輸出端與Clark變換器3的輸入端連接。
[0031]如圖1所示，使用矢量控制來控制永磁同步電機(jī)5的好處之一有，把永磁同步電機(jī)5的控制分解成了分別對d軸和q軸電流的控制。對于常用的表貼式永磁同步電機(jī)5，d軸電流用于弱磁控制，一般在永磁同步電機(jī)5高于額定速度進(jìn)入弱磁區(qū)后才需要，永磁同步電機(jī)5處于恒功率區(qū)運(yùn)行時d軸電流應(yīng)控制為OA。q軸電流用于產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩可用式子(I)來描述。其中大部分是由q軸電流在定子線圈中產(chǎn)生的磁動勢與轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生的電動勢之間相互作用生成的，也就是式子等號右邊的第一項(xiàng)。不難看出，若氣隙中的磁通非正弦分布，則在不同位置磁鐵磁鏈Yni不同，會造成轉(zhuǎn)矩脈動。另外，電機(jī)還會由于定子齒槽的磁阻不同，與轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生的電動勢作用產(chǎn)生一個隨轉(zhuǎn)子位置周期波動的轉(zhuǎn)矩分量Tragging。
[0032]Te= k*Yn*iq+Tcogging (I)
[0033]除了上述兩種，轉(zhuǎn)矩脈動的產(chǎn)因還有多種。如，由于三相電流采樣的偏置誤差和縮放誤差，進(jìn)行Park變化后，會在反饋q軸電流中得到錯誤的一次和兩次諧波分量，隨之由于電流環(huán)的作用會錯誤產(chǎn)生一次和二次轉(zhuǎn)矩脈動；換流器的非線性使得施加給電機(jī)的電壓與電流控制器輸出的電壓參考有差異并包含諧波；電機(jī)軸承磨損造成電機(jī)氣息不均。幸運(yùn)的是這些脈動都隨轉(zhuǎn)子位置呈周期性。
[0034]因此，本發(fā)明將基于角度的重復(fù)性控制放置在了速度環(huán)中，彌補(bǔ)速度環(huán)帶寬低的問題，用于產(chǎn)生帶多個頻率諧波的q軸電流參考，以抵消各個頻率的轉(zhuǎn)矩脈動。并使用無差拍電流控制實(shí)現(xiàn)對可能含高頻成分的電流參考的跟蹤。為了減輕重復(fù)性控制器與速度環(huán)PI控制器的相互作用，采用了插件結(jié)構(gòu)。增加了基于機(jī)械系統(tǒng)慣量和摩擦系數(shù)的轉(zhuǎn)矩估計器以補(bǔ)償速度波形對轉(zhuǎn)矩波形的相移。
[0035]同時，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，無差拍電流控制雖然對電機(jī)參數(shù)較PI控制敏感，但在電機(jī)正常由于溫升，飽和等參數(shù)發(fā)生變化的范圍內(nèi)，始終能保持輸出電流波形對參考電流的延遲為兩倍采樣周期。因此，在重復(fù)性控制中添加了時延補(bǔ)償，補(bǔ)償了電流環(huán)輸出電流對電流參考的相移。
[0036]如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法，包括以下步驟:
[0037]將轉(zhuǎn)子機(jī)械位置[0，2π]劃分成N個區(qū)間，每個采樣周期的開端會有新的位置采樣Θ jP對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)矩誤差error到來。
[0038]先計算出位置對應(yīng)的區(qū)間號K1= int(9 JN/2/H)，與前一個采樣周期的KPrJi行比較后若不同，則利用前一時刻的轉(zhuǎn)矩誤差err0rprav與當(dāng)前時刻的轉(zhuǎn)矩誤差error，通過線性插值法，計算出1*2*31/N位置的轉(zhuǎn)矩誤差err0r_d并根據(jù)式子(2)或(3)更新一個長為N的數(shù)組mem{N}的第K1個或第(Kfl)個值，其中G為重復(fù)性控制的增益，Q為重復(fù)性控制的遺忘因子，應(yīng)小于并接近I。
[0039]正轉(zhuǎn)時-memIX] = mem[Kj *Q+errorpred*G (2)
[0040]反轉(zhuǎn)時-memlX+l]= memtKj+l]*Q+errorpred*G (3)
[0041]輸出時，應(yīng)充分考慮電流環(huán)跟蹤電流信號的時延2*TS，轉(zhuǎn)矩估計器時延，共M*TS，可根據(jù)當(dāng)前速度O111，估計重復(fù)性控制當(dāng)前輸出的電流參考生效時，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置0futu=Θ m+com*M*Ts，得出 K2= int( Θ futu*N/2/ η ),并根據(jù) mem(K2)與 mem(K2+l),通過線性插值估計出Θ futu位置的mem。該mem則視為應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾娏鲄⒖肌?br>[0042]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:包括PI控制器、無差拍電流控制模塊、永磁同步電機(jī)、轉(zhuǎn)矩估計器和基于角度的重復(fù)性控制器，其中，所述PI控制器的輸出端分別與所述無差拍電流控制模塊、基于角度的重復(fù)性控制器連接，所述無差拍電流控制模塊的輸出端與所述永磁同步電機(jī)連接，所述永磁同步電機(jī)分別與所述基于角度的重復(fù)性控制器的輸入端、轉(zhuǎn)矩估計器的輸入端、PI控制器的輸入端連接，所述轉(zhuǎn)矩估計器的輸出端與所述基于角度的重復(fù)性控制器的輸入端連接，所述基于角度的重復(fù)性控制器的輸出端與所述無差拍電流控制模塊的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述PI控制器的輸出端、基于角度的重復(fù)性控制器之間連接有學(xué)習(xí)觸發(fā)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述無差拍電流控制模塊包括無差拍控制器、Clark變換器、換流器和Park變換器，其中，所述PI控制器的輸出端與所述無差拍控制器的輸入端連接，所述無差拍控制器的輸出端與所述Clark變換器的輸入端連接，所述Clark變換器的輸出端與所述換流器的輸入端連接，所述換流器的輸出端與所述永磁同步電機(jī)的輸入端連接，所述永磁同步電機(jī)的輸出端與所述Park變換器的輸入端連接，所述Park變換器的輸出端與所述無差拍控制器的輸入端連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，其特征在于:所述永磁同步電機(jī)的輸出端與Clark變換器的輸入端連接。5.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、將轉(zhuǎn)子機(jī)械位置[0，2π]劃分成N個區(qū)間，每個采樣周期的開端會有新的位置采樣0?和對應(yīng)位置的轉(zhuǎn)矩誤差error到來，計算出轉(zhuǎn)子機(jī)械位置對應(yīng)的區(qū)間號K1 =int ( Θ m*N/2/ JT)； 52、將轉(zhuǎn)子機(jī)械位置對應(yīng)的區(qū)間號K1與前一個采樣周期的轉(zhuǎn)子機(jī)械位置對應(yīng)的區(qū)間號Kprav進(jìn)行比較，如果相同，則不更新內(nèi)存數(shù)組mem，如果不相同，則利用前一時刻的轉(zhuǎn)矩誤差errorprav與當(dāng)前時刻的轉(zhuǎn)矩誤差error，通過線性插值法，計算出K:*2* π /N位置的轉(zhuǎn)矩誤差err0rprad并根據(jù)式子⑴或(2)更新一個長為N的內(nèi)存數(shù)組mem {N}的第K1個或第(L+l)個值，其中G為重復(fù)性控制的增益，Q為重復(fù)性控制的遺忘因子，應(yīng)小于并接近I ; 正轉(zhuǎn)時:mem[kj = memtKj*Q+errorpred*G(I) 反轉(zhuǎn)時 -memlX+l] = memtKj+l]*Q+errorpred*G(2) 53、輸出時，估計對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置0￡_并折算到[0，231]，計算K2= int (Θ futu*N/2/ )，線性插值得到對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置Θ futu的等效內(nèi)存數(shù)組mem并輸出。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法，其特征在于，步驟S3為:輸出時，電流環(huán)跟蹤電流信號的時延2*TS，轉(zhuǎn)矩估計器時延，共M*TS，根據(jù)當(dāng)前速度Coni，估計重復(fù)性控制當(dāng)前輸出的電流參考生效時，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置Θ 一= Θ m+ωΖΜ*!；，得出K2=int( Θ futu*N/2/ π )，并根據(jù)內(nèi)存數(shù)組mem(K2)與mem(K2+l),通過線性插值估計出對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置Θ futu位置的等效內(nèi)存數(shù)組mem并輸出，該等效內(nèi)存數(shù)組mem則視為應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾娏鲄⒖肌?br>【專利摘要】本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置，包括PI控制器、無差拍電流控制模塊、永磁同步電機(jī)、轉(zhuǎn)矩估計器和基于角度的重復(fù)性控制器，其中，所述PI控制器的輸出端分別與所述無差拍電流控制模塊、基于角度的重復(fù)性控制器連接，所述無差拍電流控制模塊的輸出端與所述永磁同步電機(jī)連接，所述永磁同步電機(jī)分別與所述基于角度的重復(fù)性控制器的輸入端、轉(zhuǎn)矩估計器的輸入端、PI控制器的輸入端連接。本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法。本發(fā)明的有益效果是：結(jié)合了無差拍電流控制與基于角度的重復(fù)性控制，不僅能使在恒轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩脈動抑制效果增強(qiáng)，收斂時間縮短，還能使轉(zhuǎn)矩脈動即使在變速，變負(fù)載的暫態(tài)中也能持續(xù)被抑制。
【IPC分類】H02P25/022, H02P21/05, H02P21/20, H02P21/18
【公開號】CN105337550
【申請?zhí)枴緾N201510881795
【發(fā)明人】唐密
【申請人】徐輝
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年12月2日