[发明专利]一种磁通切换电机转矩脉动抑制控制系统及控制方法

说明书

本发明公开一种磁通切换电机转矩脉动抑制控制系统及控制方法，实现对磁通切换电机的控制；所述控制方法步骤是：测量磁通切换电机的转子位置角θsubgt;m/subgt;，计算得到转速ωsubgt;r/subgt;；根据转速ωsubgt;r/subgt;以及给定的目标转速ωsubgt;ref/subgt;，计算得到q轴电流的给定值观测转速ωsubgt;r/subgt;中与齿槽转矩频率一致的分量，得到干扰值根据q轴电流的给定值干扰值以及d轴、q轴电流实际值，计算得到电压矢量值usubgt;cd/subgt;和usubgt;cq/subgt;；将电压矢量值usubgt;cd/subgt;和usubgt;cq/subgt;由dq‑αβ坐标变换到α‑β坐标系下的电压矢量usubgt;cα/subgt;和usubgt;cβ/subgt;；基于电压矢量usubgt;cα/subgt;和usubgt;cβ/subgt;得到三相的PWM信号，并据此生成三相电压值，驱动磁通切换电机运转。此种技术方案仅需了解定位力矩的频率信息，无需了解其幅值相位，定位力矩幅值发生变化时，能够及时修正补偿值，保证控制效果。

技术领域

本发明属于电机驱动技术领域，特别涉及一种磁通切换电机转矩脉动抑制控制系统及控制方法。

背景技术

永磁电机因其功率密度高，体积小，电磁性能好等特点，在工业生产中得到了非常广泛的应用，目前常用的永磁电机一般将永磁体安置在转子上，因此永磁体难以散热，失磁风险大，此外，表贴式永磁电机还需要额外的紧固装置防止永磁体在高速运转中脱落，提高了电机成本。

为解决以上问题，研究人员提出了定子永磁型电机，磁通切换电机(Flux-Switching Permanent Magnet,FSPM)作为一类定子永磁型无刷电机，具有转子结构简单，适合高速运行，冷却方便等优点，在新能源电动汽车和工业伺服等领域具有良好的应用前景。但是由于其转矩脉动相对较大，限制了FSPM电机的进一步推广应用。常见的抑制转矩脉动的策略有结构优化和补偿两种，结构优化从电机本体设计出发，选取合理的尺寸参数，极槽配合，常用斜极、削角、辅助槽等方法，该类方法能够从源头解决转矩脉动过大的问题，但是通常会牺牲一部分电机性能，此外，非标准型电机加工周期长，生产成本高，且受加工精度制约，实际效果较理论计算可能有较大偏差。补偿控制方法无需进行电机结构的再设计，近年来逐渐受到重视。基于定位力矩模型的电流谐波注入方法及模型预测控制策略是两种典型的补偿控制策略，都取得了良好的控制效果，但是前者需要有限元分析电机的定位力矩，在实际电机运行系统中，定位力矩可能因为装配工艺及负载状况的变化发生变化，谐波注入无法精确补偿，使得该方案在实验中效果不明显。后者基于模型预测控制算法及补偿转矩模型进行设计，但是一方面补偿转矩模型也是通过离线的有限元分析得出，另一方面模型预测控制结构与传统双闭环矢量控制结构有区别，需要设计相应的控制器结构，模型预测控制算法参数较多，调参也较为复杂。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种磁通切换电机转矩脉动抑制控制系统及控制方法，仅需了解定位力矩的频率信息，无需了解其幅值相位，定位力矩幅值发生变化时，能够及时修正补偿值，保证控制效果。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种磁通切换电机转矩脉动抑制控制系统，实现对磁通切换电机的控制；所述控制系统包括：

光电编码器，安装于磁通切换电机的转子轴上，测量磁通切换电机的转子位置角θ_m，并分别送入角度计算模块和角速度计算模块；

角速度计算模块，用于根据光电编码器测量的转子位置角θ_m，计算得到转速ω_r；

角度计算模块，用于根据光电编码器测量的转子位置角θ_m，以及转子极数p_r相乘得到电角度θ_e；