[发明专利]永磁同步电机q轴电流补偿值确定方法及脉动抑制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机q轴电流补偿值确定方法及脉动抑制方法，电流补偿值确定方法包括：同步采集q轴电流反馈信号i_q及转子位置信号θ_m，基于θ_m确定转子所在位置区间，将该区间次数累加1并对i_q做同步平均，重复采集直至各区间次数累加值大于阈值，所有区间无重叠构成转子一周；对依序排列的各区间对应的同步平均值快速傅里叶变换，得到频域特征信息，从频率特征信息中确定待补偿空间频率分量的幅值和相角，构建q轴电流补偿函数；基于电机转子实际补偿时刻的位置和电流补偿函数得到q轴电流补偿值。本发明将时域信息转换到空间域，避免时间滞后，整个过程不影响系统动态性能，不需额外装置，不需调整各控制环节结构、参数，操作简单。

技术领域

本发明属于电机控制领域，更具体地，涉及一种永磁同步电机q轴电流补偿值确定方法及脉动抑制方法。

背景技术

永磁同步电机凭借其高效、高可靠性、高转矩惯量比、快速响应等优点得到广泛应用，如数控机床、电动汽车等。但是同步电机转矩脉动会降低同步电机的性能，以数控机床的进给轴上使用的同步电机为例，转矩波动会导致加工精度的降低，无法满足高端应用场合，而且由此产生的速度变化可能在伺服控制过程引起位置轨迹波动，损坏零件，还可能在机械上引起噪声甚至系统共振，损害现场人员的听力，威胁机床整体的安全。

导致电机转矩脉动的原因包括但不局限于如下原因：①电机的设计制造缺陷，如三相电阻电感不平衡，磁场分布不对称；②电流传感器的测量误差，如电流传感器增益不匹配和测量的直流偏置；③电力电子设备的变化，如逆变器死区带来的影响；④电机负载连接不合适引起的转矩变化；⑤齿槽转矩。

当前的解决方案在整体上分为优化电机设计和优化控制算法。其中，设计新的电机结构存在设计周期长，应用周期长的问题，难以解决也尚未解决谐波频率分布广泛的问题；现有的优化算法主要集中在时域研究，通过设计时域滤波器完成对谐波信号的提取，再进行补偿，但是其反馈补偿的结构带来相位延迟，会降低系统的响应，而且预先不知道工作转速的情况下，滤波器的设计会变得更加复杂，另外，当前基于空间域的研究则多使用查表法，此方法受限于控制系统处理器芯片的内存和位置反馈编码器精度，在区间计算时存在舍入误差，精度会受到限制，补偿值与实际不匹配可能造成补偿效果恶化。

发明内容

本发明提供一种永磁同步电机q轴电流补偿值确定方法及转矩脉动抑制方法，用以解决现有电流补偿方法因采用时域分析而存在时间滞后、采用空域分析存在内存受限进而导致转矩脉动抑制复杂度高的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种永磁同步电机q轴电流补偿值确定方法，包括：

同步采集q轴电流反馈信号i_q及转子位置信号θ_m，基于θ_m确定转子所在位置区间，将该区间次数累加1并对i_q做同步平均，重复所述同步采集，直至各区间次数累加值大于阈值，其中，所有区间无重叠构成转子一周；

对以正向或反向旋转方向排列的各区间对应的同步平均结果值进行快速傅里叶变换，得到电流信号关于位置的频域特征信息，从所述频率特征信息中确定待补偿空间频率分量的幅值和相角，以构建q轴电流补偿函数；

基于待补偿时刻的电机转速及转子位置信息，预估电机转子实际补偿时刻的位置并输入所述电流补偿函数，得到q轴电流补偿值。