[发明专利]永磁同步电机转矩波动控制装置及系统

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机转矩波动控制装置，该装置的电机位置传感器采集永磁同步电机转子绝对位置信息并将其输出到电机控制单元；电机控制单元的基波电压控制信号和谐波电压控制信号输出分别连接到基波电流控制逆变器、谐波电流控制逆变器；基波电流控制逆变器和谐波电流控制逆变器的输出连接到永磁同步电机；基波相电流传感器设置于基波电流控制逆变器与永磁同步电机之间的线路上，且其输出连接到电机控制单元；谐波相电流传感器设置于谐波电流控制逆变器与永磁同步电机之间的线路上，且其输出连接到电机控制单元。本发明通过对谐波电流的直接控制可以有效抑制转矩波动，提高转矩输出的稳定性。

主权项

一种永磁同步电机转矩波动控制系统，其特征在于包括基波电流控制单元和谐波电流控制单元；基波电流控制单元包括基波相电流CLARK&PARK变换单元、基波dq轴电流指令查表单元、基波转速计算单元、基波电流PI和电压解耦控制单元、基波位置补偿单元和基波CLARK&PARK逆变换单元；谐波电流控制单元包括谐波相电流CLARK&PARK变换单元、谐波dq轴电流指令查表单元、谐波转速计算单元、谐波电流PI和电压解耦控制单元、谐波位置补偿单元和谐波CLARK&PARK逆变换单元；基波相电流CLARK&PARK变换单元：接收基波相电流传感器输出的永磁同步电机静止三相坐标系电流并将其转换为两相旋转坐标系的直交轴基波电流I_ds和I_qs；基波dq轴电流指令查表单元：根据输入的基波转矩指令T*查表获得基波dq轴电流指令参考I_ds^*和I_qs^*；基波转速计算单元：接收电机位置传感器输出的电机转子位置θ，根据电机转子位置θ计算基波转速ω；基波电流PI和电压解耦控制单元：根据基波dq轴电流指令参考与基波相电流CLARK&PARK变换单元输出的直交轴基波电流之差I_{ds_err}、I_{qs_err}做PI控制；接收基波相电流CLARK&PARK变换单元输出的直交轴基波电流和基波转速计算单元输出的基波转速ω，根据电压解耦计算公式(1)和公式(2)进行解耦控制，输出基波dq轴电压解耦量V_ds*、V_qs*；V_ds*＝R×I_ds–ω×L_q×I_qs   (1)V_qs*＝R×I_qs+ω×(Ψ_m+L_d×I_ds)   (2)式中，R为永磁同步电机定子电阻，I_ds、I_qs为直交轴基波电流，L_d、L_q分别为d轴和q轴电感；基波位置补偿单元：根据基波转速计算单元输出的基波转速ω和常数1计算基波位置补偿量，其中常数1为K1与T₁的乘积，并将基波位置补偿量输入到基波CLARK&PARK逆变换单元，基波位置补偿量根据公式(5)计算；θ₁＝θ+ω×K1×T₁   (5)θ为当前永磁同步电机转子位置；θ₁为基波位置补偿量；K1为位置补偿系数，是基波电流控制逆变器载波周期的K倍，系数K在1‑2之间选择；T₁为基波电流控制逆变器的载波周期；基波CLARK&PARK逆变换单元：根据基波电流PI和电压解耦控制单元输出的基波dq轴电压参考指令V_ds*和V_qs*和基波位置补偿单元输出的基波位置补偿量计算基波电压控制量，并将其进行CLARK&PARK逆变换，最终输出基波电压控制信号V_a1*，V_b1*和V_c1*；谐波相电流CLARK&PARK变换单元：接收谐波相电流传感器输出的永磁同步电机静止三相坐标系电流及电机转子位置θ乘以极对数后得到的结果，并将永磁同步电机静止三相坐标系电流转换为两相旋转坐标系的直交轴谐波电流I_ds6和I_qs6；谐波dq轴电流指令查表单元：根据基波转速ω、基波转矩指令T*和电机位置传感器输出的转子位置θ查表获得谐波dq轴电流指令参考I_ds6*和I_qs6*；谐波转速计算单元：接收电机位置传感器输出的电机转子位置θ，根据电机转子位置θ和永磁同步电机的极对数计算谐波转速ω*；谐波电流PI控制单元：根据dq轴谐波电流指令参考与谐波相电流CLARK&PARK变换单元输出的直交轴谐波电流之差I_{ds6_err}和I_{qs6_err}做PI控制，根据电压解耦计算公式(3)和公式(4)进行解耦，输出谐波dq轴电压解耦量V_ds6^*、V_qs6^*；U_sd6＝R×I_sd6–P×ω*×Ψ_q6   3)U_sq6＝R×I_sq6+P*ω*×Ψ_d6   4)I_sd6，I_sq6为谐波dq轴电流反馈；ω*为谐波转速；P为极对数；Ψ_d6，Ψ_q6为谐波dq轴磁链；谐波位置补偿单元：根据谐波转速计算单元输出的谐波转速ω^*和常数2计算谐波位置补偿量，其中常数2为K2与T₆的乘积，并将谐波位置补偿量输入到谐波CLARK&PARK逆变换单元，谐波位置补偿量根据公式(6)计算；θ₆＝θ+P×ω^*×K2×T₆   (6)其中，θ为当前永磁同步电机转子位置；θ₆为谐波位置补偿量；K2为位置补偿系数，是谐波电流控制逆变器载波周期的K倍，系数K在1‑2之间选择；T₆为谐波电流控制逆变器的载波周期；谐波CLARK&PARK逆变换单元：根据谐波电流PI控制单元输出的谐波dq轴电压解耦量V_ds6^*、V_qs6^*和谐波位置补偿单元输出的谐波位置补偿量计算谐波电压控制量，并将其进行CLARK&PARK逆变换，最终输出谐波电压控制信号V_a2^*，V_b2^*和V_c2^*给谐波电流控制逆变器。