[发明专利]一种基于PIR控制的PMSM定子电阻不对称时抑制转矩脉动的方法

说明书

本发明提出一种基于PIR控制的PMSM定子电阻不对称时抑制转矩脉动的方法，该方法根据PMSM三相电阻不对称状态下的数学模型，分析出二次谐波分量对电机的电流、转矩和转速有着很大的影响，通过利用PIR控制器对二次谐波的抑制，使电机能够正常运行。

技术领域

本发明涉及一种基于PIR控制的PMSM定子电阻不对称时抑制转矩脉动的方法，具体的说是一种在永磁同步电机定子电阻不对称的情况下，改善电流波形，抑制电机转矩和转速脉动的方法，属于永磁同步电机容错控制技术领域。

背景技术

永磁同步电机（以下简称PMSM）以其高功率密度、高效率、高转矩密度等优点被广泛应用于现代风能转换系统和电动汽车、地铁等交通领域，这使得永磁同步电机的高可靠性变得尤为重要，其中PMSM的参数值对于系统的控制性能十分重要，它严重影响电机PI控制器的控制性能，其中，PMSM运行过程中，逆变器功率器件本身可能存在参数不一致现象，功率线、接插件及逆变器定子绕组容易产生电阻参数不对称，逆变器功率器件本身也可能存在参数不一致现象，这影响了PI控制器的控制效果，并且由于传统的PI控制器只能对直流信号进行无差控制，当电流中含有交流分量时，PI控制器不能产生有效的电流指令对其进行补偿。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于PIR控制的PMSM定子电阻不对称时抑制转矩脉动的方法，在电机定子电阻不对称时，为了减小不对称对控制系统的影响,本发明提出了一种比例积分谐振（PIR)控制器策略，将谐振控制器与电流环PI控制器并联，对定子电流中的谐波分量进行补偿，改善电流的波形，实现对转矩脉动的抑制。

为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案：一种基于PIR控制的PMSM定子电阻不对称时抑制转矩脉动的方法，包括以下方法：

S01）对定子绕组加以呈对称正弦分布的磁动势，使电感随转子位置正弦变化，则永磁同步电机在三相静止坐标系下的电压方程为：

（1），

公式1中，、、为三相定子电压，、、为三相定子电流，、、为三相转子磁链，为微分算子，、、为三相定子电阻；

S02)其中三相转子磁链的表达式可以由公式2表示为：

（2），

其中，、和为自感系数，、、、、和为三相绕组间的自感系数，、和分别为绕组通过永磁体产生的磁链，它们的值只与转子当前所处的位置有关；

S03）PMSM在运动时，其运动方程可以表示为：

（3），

式中表示电磁转矩，表示粘性摩擦系数，表示外加负载转矩，和分别为转子的位置和角速度，其中负载转矩的表达式可以表示为：

（4），

S04)通过Park变换将三相静止坐标系下的电压方程转换到两相正交旋转的坐标系下，两相正交旋转的坐标系的坐标轴分别为d轴和q轴，永磁同步电机在两相正交旋转的坐标系下的电压方程为：

(14),其中：

（15），

（16），

（17），

式中，、、、、、分别为永磁同步电机在两相正交旋转的坐标系下的d轴电流、q轴电流、d轴电压、q轴电压、d轴电阻和q轴电阻，为d轴和q轴耦合部分的电阻，和为电机d、q轴的电感，为电机转子磁链，为电机的电角速度，为转子位置电角度；