[发明专利]一种表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法及装置，包括：获取表贴式永磁同步电机的三相电流波形和反电动势波形；对三相电流波形进行傅里叶分解，计算三相电流谐波的主要阶次及对应的幅值，进而获得各阶次电流谐波对应的相位；对反电动势波形进行傅里叶分解，计算磁链谐波的主要阶次和各次谐波的幅值；将三相电流谐波的主要阶次及对应的幅值、各阶次电流谐波对应的相位，以及磁链谐波的主要阶次和各次谐波的幅值代入转矩解析模型中，获得转矩值；选择表贴式永磁同步电机三相中的最大转矩值和最小转矩值，计算得到转矩波动系数。该方法有助于监测永磁同步电机在实际工况下的转矩波动程度以及根据其变化进行故障预测。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法及装置。

背景技术

永磁同步电机具有较高的功率质量比、能量利用率以及良好的伺服性能等优点，被广泛应用于机械制造、机器人控制、航空航天等领域。在实际应用中，受气隙磁场谐波、磁场谐波、定子电流时间谐波、电机磁路饱和以及制造误差等因素影响，永磁同步电机输出转矩难免产生波动。转矩波动会引起转速波动，使电机产生振动和噪声。转矩波动增大会加剧电机的振动和噪声，进而导致由其驱动的机械系统振动加剧、工作性能加速劣化。转矩波动系数是评判电机转矩波动程度的重要技术指标。若能够在机器设备正常工作时，通过实时在线测量定子电流、电压等物理量并计算出转矩波动系数，既有助于监测永磁同步电机在实际工况下输出转矩波动程度，还能依此对其性能劣化过程进行在线监测，进而还能够对其进行故障预测，制订最优维修决策。因此，有必要面向工程需求研究基于实测电流、电压等物理量计算永磁同步电机转矩波动系数的方法。

目前，对电机输出转矩波动的动态测量方法主要有两种，直接测量法和间接测量法。

直接测量法的基本原理是通过机械连接装置直接测量从电机输出轴到负载的转矩，在电机和负载之间接入3转矩传感器，测量出电机轴端的位移或者形变并将其转换成电信号输出即该方法可直接有传感器获取转矩信号。

间接测量法无需测量电机轴端的输出信号，而是根据转矩产生的机理，理论分析并推导出转矩与其他参数的关系式，通过测量这些电量或者非电量参数，间接的计算出实际输出转矩。

目前的模型只考虑了稳定的转矩分量，未考虑谐波转矩。因此，由其计算出的输出转矩与实际测量值存在较大偏差，难以反映实际情况针对上述情况，本文以表贴式永磁同步电机为研究对象，就如何基于实测相电流计算永磁同步电机转矩波动系数的问题进行研究。首先推导考虑定子电流谐波和转子磁场谐波的转矩解析计算模型；然后依据模型研究电流谐波和转子磁场谐波的测算方法以及转矩波动系数的计算方法；最后通过实验对本文提出的方法的有效性进行验证。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法及装置，以解决现有波动系数计算不准确的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法，包括：

获取表贴式永磁同步电机的三相电流波形和反电动势波形；

对所述三相电流波形进行傅里叶分解，计算三相电流谐波的主要阶次及对应的幅值，进而获得各阶次电流谐波对应的相位；

对所述反电动势波形进行傅里叶分解，计算磁链谐波的主要阶次和各次谐波的幅值；

将三相电流谐波的主要阶次及对应的幅值、各阶次电流谐波对应的相位，以及磁链谐波的主要阶次和各次谐波的幅值代入转矩解析模型中，获得转矩值；

选择表贴式永磁同步电机三相中的最大转矩值和最小转矩值，计算得到表贴式永磁同步电机转矩波动系数。

进一步地，获取表贴式永磁同步电机的三相电流波形，包括：