本發(fā)明涉及電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制，尤其是涉及一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)涉及電機(jī)定子齒槽、轉(zhuǎn)子永磁體的設(shè)計(jì)、電機(jī)電流的控制等，總體是希望盡量小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，難以僅僅通過(guò)電機(jī)本體優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)非常小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，往往可以加入適當(dāng)?shù)碾娏骺刂萍夹g(shù)。但是削弱電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的電流指令是難以獲取的。行業(yè)內(nèi)有提出基于電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)分布計(jì)算大量的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電流指令的獲取，并且在不同轉(zhuǎn)矩、速度指令下的相關(guān)參數(shù)均需要大量的計(jì)算，難以保證參數(shù)計(jì)算的快速性、準(zhǔn)確性和有效性?，F(xiàn)有技術(shù)的主要缺點(diǎn)是：
2、1、優(yōu)化電機(jī)本體設(shè)計(jì)，但逆變器供電的電流不理想，仍存在較明顯的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；
3、2、削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的電流指令值難以準(zhǔn)確獲??；
4、3、一般的電流閉環(huán)控制效果不夠理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了提供一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法及系統(tǒng)，準(zhǔn)確獲取削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的電流指令值，有效削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
3、一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，包括以下步驟：
4、步驟1)搭建待測(cè)電機(jī)與測(cè)功機(jī)的對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)，所述對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)包括上位機(jī)、待測(cè)電機(jī)、待測(cè)電機(jī)控制器、扭矩儀、測(cè)功機(jī)和測(cè)功機(jī)控制器，整個(gè)平臺(tái)處于上位機(jī)的控制中；
5、步驟2)上位機(jī)控制測(cè)功機(jī)進(jìn)行平滑的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，使得對(duì)拖平臺(tái)的速度穩(wěn)定；
6、步驟3)上位機(jī)控制待測(cè)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，待測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令在待測(cè)電機(jī)控制器內(nèi)部轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的基波電流指令，基于基波電流指令對(duì)待測(cè)電機(jī)進(jìn)行電流的閉環(huán)控制，將待測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)；
7、步驟4)在對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)進(jìn)入速度穩(wěn)定狀態(tài)后，通過(guò)扭矩儀對(duì)待測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，并實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)；
8、步驟5)上位機(jī)綜合轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與待測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析獲得兩者之間的三角函數(shù)關(guān)系；
9、步驟6)待測(cè)電機(jī)控制器針對(duì)期望削弱的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)成分，對(duì)步驟5)中獲得的三角函數(shù)關(guān)系進(jìn)行處理，得到削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的補(bǔ)償電流指令；
10、步驟7)待測(cè)電機(jī)控制器將步驟6)中獲得的補(bǔ)償電流指令與步驟3)中實(shí)施轉(zhuǎn)矩控制的基波電流指令相疊加獲得疊加電流指令；
11、步驟8)上位機(jī)改變電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩指令，重復(fù)執(zhí)行上述步驟2)-步驟7)，待測(cè)電機(jī)控制器獲得不同速度和轉(zhuǎn)矩下的一系列疊加電流指令，并保存到待測(cè)電機(jī)控制器的非易失性存儲(chǔ)器中；
12、步驟9)在需要減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，由待測(cè)電機(jī)控制器從非易失性存儲(chǔ)器中取出當(dāng)前速度和轉(zhuǎn)矩下對(duì)應(yīng)的疊加電流指令，基于所述疊加電流指令進(jìn)行電流的閉環(huán)控制。
13、所述待測(cè)電機(jī)控制器和測(cè)功機(jī)控制器通過(guò)can總線與上位機(jī)進(jìn)行通信。
14、所述扭矩儀通過(guò)數(shù)據(jù)采集電纜連接至上位機(jī)，將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡。
15、所述步驟2)中，如果速度波動(dòng)超過(guò)預(yù)設(shè)范圍，則加入飛輪以穩(wěn)定速度。
16、所述步驟5)中，針對(duì)m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與待測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息之間的三角函數(shù)關(guān)系為：te＝tm·sin(mωt+θ0)，其中，te表示待分析的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩變量，tm表示m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量，θ0表示m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與轉(zhuǎn)子位置之間的相位差，ω為轉(zhuǎn)子電角速度，ω＝p·2πn/60，n為轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)每分)，p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。
17、所述步驟6)中，針對(duì)m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，補(bǔ)償電流指令為idc＝0與iqc＝iqm·sin(mωt+θ0+π)，其中，iqm＝tm/(1.5pψf)，ψf為永磁同步電機(jī)的永磁磁鏈值，p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，θ0表示m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與轉(zhuǎn)子位置之間的相位差，ω為轉(zhuǎn)子電角速度，idc為d軸補(bǔ)償電流指令，iqc為q軸補(bǔ)償電流指令。
18、所述基于所述疊加電流指令進(jìn)行電流的閉環(huán)控制包括基于基波電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程和基于補(bǔ)償電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程。
19、所述基于基波電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程具體為：對(duì)電機(jī)電流與轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，變換到dq轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系以及相應(yīng)的諧波坐標(biāo)系中，獲得電流反饋值，根據(jù)基波電流指令在dq轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中進(jìn)行電流的閉環(huán)控制。
20、所述基于補(bǔ)償電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程具體為：針對(duì)m倍頻的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在m-1次與m+1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中進(jìn)行補(bǔ)償電流的閉環(huán)控制，其中，
21、在m-1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流指令值為：
22、idm1*＝iqc/2·sin(θ0+π/2)
23、iqm1*＝iqc/2·cos(θ0+π/2)
24、在m+1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流指令值為：
25、idm2*＝-iqc/2·sin(θ0+π/2)
26、iqm2*＝iqc/2·cos(θ0+π/2)
27、其中，idm1*、iqm1*分別為m-1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸和q軸電流指令，idm2*、iqm2*分別為m+1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸和q軸電流指令，iqc為q軸補(bǔ)償電流指令；
28、基于反饋的三相電流值ia、ib、ic與轉(zhuǎn)子電角位置θ計(jì)算m-1次和m+1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系電流的反饋值：
29、
30、其中，idm1、iqm1分別為m-1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸和q軸電流反饋值，idm2、iqm2分別為m+1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸和q軸電流反饋值；
31、電流閉環(huán)控制后，分別獲得各自的電壓指令值，電壓指令值分別經(jīng)過(guò)各自的坐標(biāo)變換后獲得αβ兩相靜止坐標(biāo)系中的電壓指令值，再變換到三相坐標(biāo)系得到控制電壓指令值ua、ub、uc，基于spwm或者svpwm算法控制電機(jī)控制器逆變電路中的六個(gè)開關(guān)，向電機(jī)輸出合適的電壓完成電流的閉環(huán)控制。
32、一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)如上所述的方法，該系統(tǒng)包括：
33、對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)，所述對(duì)拖測(cè)試平臺(tái)包括上位機(jī)、待測(cè)電機(jī)、待測(cè)電機(jī)控制器、扭矩儀、測(cè)功機(jī)和測(cè)功機(jī)控制器，整個(gè)平臺(tái)處于上位機(jī)的控制中；
34、疊加電流指令獲取模塊，用于執(zhí)行所述削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法的步驟2)-步驟7)以獲取疊加電流指令；
35、疊加電流指令存儲(chǔ)模塊，上位機(jī)改變電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩指令，重復(fù)調(diào)用疊加電流指令獲取模塊獲取疊加電流指令，待測(cè)電機(jī)控制器獲得不同速度和轉(zhuǎn)矩下的一系列疊加電流指令，并保存到待測(cè)電機(jī)控制器的非易失性存儲(chǔ)器中；
36、控制模塊，在需要減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，由待測(cè)電機(jī)控制器從非易失性存儲(chǔ)器中取出當(dāng)前速度和轉(zhuǎn)矩下對(duì)應(yīng)的疊加電流指令，基于所述疊加電流指令進(jìn)行電流的閉環(huán)控制。
37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以簡(jiǎn)單、快速的獲得削弱電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的電流指令值，有效的削弱電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
1.一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述待測(cè)電機(jī)控制器和測(cè)功機(jī)控制器通過(guò)can總線與上位機(jī)進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述扭矩儀通過(guò)數(shù)據(jù)采集電纜連接至上位機(jī)，將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述步驟2)中，如果速度波動(dòng)超過(guò)預(yù)設(shè)范圍，則加入飛輪以穩(wěn)定速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述步驟5)中，針對(duì)m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與待測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息之間的三角函數(shù)關(guān)系為：te＝tm·sin(mωt+θ0)，其中，te表示待分析的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩變量，tm表示m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量，θ0表示m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與轉(zhuǎn)子位置之間的相位差，ω為轉(zhuǎn)子電角速度，ω＝p·2πn/60，n為轉(zhuǎn)速，p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述步驟6)中，針對(duì)m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，補(bǔ)償電流指令為idc＝0與iqc＝iqm·sin(mωt+θ0+π)，其中，iqm＝tm/(1.5pψf)，ψf為永磁同步電機(jī)的永磁磁鏈值，p為電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，θ0表示m倍頻轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與轉(zhuǎn)子位置之間的相位差，ω為轉(zhuǎn)子電角速度，idc為d軸補(bǔ)償電流指令，iqc為q軸補(bǔ)償電流指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述基于所述疊加電流指令進(jìn)行電流的閉環(huán)控制包括基于基波電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程和基于補(bǔ)償電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述基于基波電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程具體為：對(duì)電機(jī)電流與轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，變換到dq轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系以及相應(yīng)的諧波坐標(biāo)系中，獲得電流反饋值，根據(jù)基波電流指令在dq轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中進(jìn)行電流的閉環(huán)控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，其特征在于，所述基于補(bǔ)償電流指令的閉環(huán)控制過(guò)程具體為：針對(duì)m倍頻的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在m-1次與m+1次旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中進(jìn)行補(bǔ)償電流的閉環(huán)控制，其中，
10.一種削弱永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于，該系統(tǒng)包括：