[发明专利]基于谐波注入的永磁同步电机转矩脉动的抑制方法、系统

说明书

本发明公开了一种基于谐波注入的永磁同步电机转矩脉动的抑制方法、系统，该方法包括：向永磁同步电机的电流中注入与q轴谐波电流参考值以及d轴谐波电流参考值对应的q轴谐波电流以及d轴谐波电流；q轴谐波电流与q轴谐波电流参考值对应，用于抑制永磁同步电机的转矩脉动；d轴谐波电流与d轴谐波电流参考值对应，用于抑制逆变器输出电压矢量幅值的波动。本发明通过在电流中注入q轴谐波电流抑制转矩脉动，并通过在电流中注入d轴谐波电流以抑制q轴谐波电流注入所产生的电压矢量幅值波动。实现了对永磁同步电机的转矩脉动抑制的同时，也抑制了逆变器输出电压矢量幅值的波动，相较于传统策略提高了电压利用率。

技术领域

本发明涉及转矩脉动抑制技术领域，特别涉及一种基于谐波注入的永磁同步电机转矩脉动的抑制方法、系统。

背景技术

永磁同步电机具有高效率、高转矩密度、高功率因数、调速范围宽等优点，近年来得到了广泛的关注，并且已逐步应用于风力发电、电动汽车、工业伺服等领域。然而，电机本体设计与电机控制两方面的非理想因素均会导致永磁电机的转矩脉动，进而造成机械振动和噪声，影响电机系统的运行性能与寿命。

影响永磁同步电机中转速脉动的原因概括为两类：①电机电磁设计层面：如齿槽效应和永磁磁链谐波等。②电机控制层面：如逆变器非线性特性、电流传感器采样存在偏置、误差等非理想因素。这两类原因均会导致永磁电机的转矩脉动，进而造成机械振动和噪声，影响电机系统的运行性能与寿命。

已有策略提出对电流谐波进行抑制，实现正弦电流激励以抑制转矩脉动，具体地，对定子磁链观测器和谐波磁链进行提取，并计算高次谐波磁链产生的谐波电压，目的是实现谐波电流的抑制。但由于永磁电机在设计时的优化取舍以及制造误差，实际电机中永磁磁链和反电动势的谐波均难以避免，特别是在考虑制造成本的场合中更为明显，因此纯正弦电流控制并不能保证转矩脉动的最小化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的永磁同步电机转矩脉动的抑制方式存在抑制转矩脉动的同时不能抑制电压波动的缺陷，提供一种基于谐波注入的永磁同步电机转矩脉动的抑制方法、系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明第一方面提供了一种基于谐波注入的永磁同步电机转矩脉动的抑制方法，所述抑制方法包括：

获取q轴谐波电流参考值以及d轴谐波电流参考值；

基于所述q轴谐波电流参考值以及所述d轴谐波电流参考值，向所述永磁同步电机的电流中注入q轴谐波电流以及d轴谐波电流；

所述q轴谐波电流与所述q轴谐波电流参考值对应，用于抑制所述永磁同步电机的转矩脉动；

所述d轴谐波电流与所述d轴谐波电流参考值对应，用于抑制向所述永磁同步电机的电流中注入所述q轴谐波电流时所产生的电压矢量幅值的波动。

较佳地，所述抑制方法还包括：

控制q轴谐波电流的实际值以及d轴谐波电流的实际值分别趋向所述q轴谐波电流参考值以及所述d轴谐波电流参考值。

较佳地，所述获取q轴谐波电流参考值的步骤包括：

获取永磁同步电机的转矩信息、转速信息、磁链信息中的至少一种；

根据所述转矩信息、所述转速信息、所述磁链信息中的至少一种，获取包含q轴谐波电流的频域信息的目标信号，并分别获取所述目标信号的各次谐波分量幅值以及各次谐波分量相位；

基于所述各次谐波分量幅值中的主导谐波分量幅值确定因所述主导谐波分量幅值导致的转矩脉动；

根据所述转矩脉动获取所述q轴谐波电流参考值。

较佳地，获取所述d轴谐波电流参考值的步骤包括：