CN110391774B - 一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法 - Google Patents

一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法,该永磁同步电机控制装置包括:永磁同步电机;交流电源;开关电源和控制器,依次连接于所述交流电源和永磁同步电机之间、且用于控制所述永磁同步电机工作状态;其中,所述开关电源和所述交流电源连接处串联有二极管D5,同时并联电容C2,所述二极管D5和电容C2形成稳压电路,为所述开关电源提供稳定的电源。本发明通过单相导通二极管D5和电容C2可构成一个简单的稳压电源为开关电源提供稳定的直流电源,避免开关电源的电源受到母线电压大幅度波动的影响,提高控制器的可靠性。

Description

一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,特别是涉及一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法。
背景技术
在冰箱、空调、风扇等家电领域提高系统的可靠性、提高功率因数、降低成本是一个逐渐发展的趋势。永磁同步电机由于具有高功率密度、转矩大、体积小、效率高、控制简单、精度高等优点常被在家电中进行使用。但是,由于永磁同步电机驱动负载的形式不同,导致负载信号的形式也不同,而当这些负载加入永磁同步电机控制系统中会引起转速的波动,进而引起电机控制系统的振动,影响永磁同步电机转速的高精度控制。
在现有方案中,对于永磁同步电机转速波动抑制的方法中,在id=0矢量控制的基础上,设计状态观测器、观测器增益和滤波器得到等价的输入负载扰动,抵消负载扰动带来的转速波动。虽然该方法能够有效抑制周期性负载信号、阶跃负载信号以及不规则负载信号带来的转速波动,但是没有考虑母线电压波动导致电机转速波动的影响。另外,现有方案中也有根据永磁电机负载在每个机械转动周期的转矩变化规律,将转矩补偿信号前馈至转矩环,即可及时对转矩变化进行调节,稳定速度、减小震动。但是其同样没有考虑到母线电压波动导致电机转速波动的影响。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提供了一种克服上述问题或至少部分地解决了上述问题的永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种永磁同步电机控制装置,包括:
永磁同步电机;
交流电源;
开关电源和控制器,依次连接于所述交流电源和永磁同步电机之间、且用于控制所述永磁同步电机工作状态;
其中,所述开关电源和所述交流电源连接处设有稳压电路,所述交流电源经由所述稳压电路为所述开关电源提供稳定的电源。
所述稳压电路包括:二极管(D5)和电容(C2);
所述二极管(D5)的阳极与所述交流电源连接,所述二极管(D5)的阴极与所述电容(C2)连接,所述电容(C2)与所述开关电源并联。
可选地,永磁同步电机控制装置还包括:
整流桥,与所述交流电源的输出端连接,设置用于将所述交流电源输出的交流电转换成直流电;
逆变器,与所述整流桥并联,设置用于将所述整流桥经由直流母线输出的直流电转换成交流电输入至所述永磁同步电机;
其中,所述稳压电路设置于所述整流桥和所述逆变器之间。
可选地,所述逆变器包括:开关管(J1)、开关管(J2)、开关管(J3)、开关管(J4)、开关管(J5)、开关管(J6);
其中,所述开关管(J1)和开关管(J4)串联、开关管(J3)和开关管(J6)串联、开关管(J5)和开关管(J2)串联,且均与所述整流桥并联;
所述永磁同步电机分别与所述开关管(J1)和开关管(J4)、开关管(J3)和开关管(J6)、开关管(J5)和开关管(J2)相连接的一端连接。
可选地,所述逆变器还包括分别与所述开关管(J1)、开关管(J2)、开关管(J3)、开关管(J4)、开关管(J5)、开关管(J6)连接的保护二极管(VD1)、保护二极管(VD2)、保护二极管(VD3)、保护二极管(VD4)、保护二极管(VD5)、保护二极管(VD6)。
可选地,永磁同步电机控制装置还包括:过压保护电路,并联于所述整流桥和所述逆变器之间,设置用于对所述直流母线进行过压保护;
其中,所述过压保护电路包括:串联的电阻(Rp)和开关管(J7),所述开关管(J7)的一端经由所述电阻(Rp)与所述直流母线的正端连接,另一端与所述直流母线的负端连接。
可选地,永磁同步电机控制装置还包括:LC谐振电路,设置用于对所述吸收所述直流母线上的谐波;
其中,所述LC谐振电路包括,滤波电感(L)和电容(C1),所述滤波电感(L)连接于所述交流电源和整流桥之间,所述电容(C1)与所述整流桥并联,且与所述稳压电路的电容(C2)连接。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种永磁同步电机转速波动抑制方法,所述方法包括:
获取永磁同步电机的给定转速n和电机反馈转速n*,并基于所述给定转速n和电机反馈转速n*做差得到转速偏差;
基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压uq
利用SVPWM模块依据所述修正后的交轴电压uq,产生PWM波控制所述电机的运行。
可选地,所述基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压uq,包括:
利用公式
Figure GDA0002787003430000031
基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq
其中,
Figure GDA0002787003430000032
表示波动转速;
Figure GDA0002787003430000033
表示波动电压;Ψf表示电机转子的磁通量;
利用公式uq+Δuq=u′q修正所述电机的交轴电压uq,得到修正后的交轴电压uq’。
可选地,所述基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压之前,还包括:
建立永磁同步电机的动态数学模型;
Figure GDA0002787003430000034
其中,ud、uq分别表示旋转坐标系下直轴电压和交轴电压;id、iq分别为旋转坐标系下直轴电流和交轴电流;R为电机的内阻;Ld、Lq分别为旋转坐标系下直轴电感和交轴电感;ωe表示电机的电角速度;Ψf表示电机转子的磁通量;
电磁转矩方程:
Figure GDA0002787003430000035
机械运动方程:
Figure GDA0002787003430000036
Figure GDA0002787003430000037
稳态情况下,id、iq为恒值,在id=0控制方式下,
综合式(1)、(2)(3)和(4)得ωm与uq的关系:
Figure GDA0002787003430000041
速度ωm分解为平均转速
Figure GDA0002787003430000042
和波动转速
Figure GDA0002787003430000043
Figure GDA0002787003430000044
同理电压uq分解为平均电压
Figure GDA0002787003430000045
和波动电压
Figure GDA0002787003430000046
Figure GDA0002787003430000047
将转速和电压的分量代入式(5)可得:
Figure GDA0002787003430000048
根据式(6)中平均值、波动值得对应关系,得到波动转速
Figure GDA0002787003430000049
与波动电压
Figure GDA00027870034300000410
的关系:
Figure GDA00027870034300000411
可选地,所述利用SVPWM模块依据所述修正后的交轴电压uq,产生PWM波控制所述电机的运行,包括:
将所述修正后的交轴电压uq’和直轴电压ud通过Park逆变换得到电压uα和uβ
利用空间矢量脉宽调制SVPWM模块基于电压uα和uβ产生PWM波,控制电机的运行。
本发明提供了一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法,在本发明提供的永磁同步电机控制装置中,通过单相导通二极管D5和电容C2可构成一个简单的稳压电源为开关电源提供稳定的直流电源,避免开关电源的电源受到母线电压大幅度波动的影响,提高控制器的可靠性。另外,基于永磁同步电机控制装置的转速波动抑制方法抑制转速波动的效果明显,并且减少了电机转速达到稳定转速的响应时间,提高了电机转速的性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1示出了根据本发明实施例的永磁同步电机控制装置结构示意图;
图2示出了根据本发明实施例的永磁同步电机中高速时的母线电压和开关电源电压波形示意图;
图3示出了根据本发明实施例的交流电源和整流后的母线电压UDc的波形示意图;
图4示出了根据本发明实施例的永磁同步电机转速波动抑制方法流程示意图;
图5示出了根据本发明实施例的id=0矢量控制系统下的抑制转速波动系统示意图;
图6示出了母线电压波动情况下的转速波形;
图7示出了根据本发明实施例的抑制转速波动方案下的转速效果示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明实施例的永磁同步电机控制装置结构示意图,参见图1可知,本发明实施例提供的永磁同步电机控制装置可以包括:电网、永磁同步电机PMSM;交流电源AC;开关电源10和控制器20,依次连接于所述交流电源AC和永磁同步电机PMSM之间、且用于控制所述永磁同步电机PMSM工作状态。其中,如图1所示,交流电源AC可通过直流母线提供直流电压,所述开关电源10和直流母线连接处设有稳压电路,直流母线经由稳压电路为开关电源10提供稳定的电源。可选地,稳压电路包括:二极管D5和电容C2。二极管D5的阳极与直流母线的正端,二极管D5的阴极与电容C2连接,电容C2与所述开关电源并联。其中,电容C2优选为母线薄膜电容,二极管D5的阴极与电容C2连接。本发明实施例通过采用二极管D5和电容C2构成一个简单的稳压电路为开关电源10提供稳定的直流电源,避免开关电源10的电源受到母线电压大幅度波动的影响,可以保证开关电源10和控制器20的正常运行,提高开关电源和控制器20的可靠性。
母线电压就是电容C1上的电压即VDC=V1,母线电压是按照图2中的Vdc波形波动,现在是针对开关电源10左侧的电容C2两端的电压进行稳压,增加二极管D5实现稳压的效果,若果没有二极管D5,电容C2两端的电压就是电容C1的电压。本发明实施例通过加入二极管D5,母线只能对电容C2充电,电容C2的电量不会跑到母线上,并且开关电源10的耗电量很小的,因此电容C2的电压能保持在300V附近,如图2中的Vc2。
在母线无电解电容的永磁同步电机驱动系统中,母线电容为小容量、小体积的薄膜电容,母线电压稳定能力差,母线电压在0V~310V范围内周期的波动(见图2中VDC),每当母线电压下降到开关电源10的最低工作电压后,开关电源10和控制器20都停止工作,电机无法正常运行。针对上述情况,提出解决方案:在直流母线和开关电源10之间串联一个单向二极管D5,并联一个电容C2,D5和C2组成稳压电路。这样可以保证开关电源10的输入电压维持在310V电压左右(见图2中VC2),电容C2存储的能量能持续地向开关电源10和控制器20提供稳定的电源,因此本发明实施例提供的永磁同步电机PMSM控制装置可提高控制器20开关电源10的直流电源的稳定性。
继续参见图1可知,本实施例提供的永磁同步电机PMSM控制装置还可以包括:整流桥30,与所述交流电源AC的输出端连接,设置用于将所述交流电源AC输出的交流电转换成直流电;逆变器40,与所述整流桥30并联,设置用于将所述整流桥30经由直流母线输出的直流电转换成交流电输入至所述永磁同步电机PMSM;其中,所述稳压电路设置于所述整流桥30和所述逆变器40之间。
可选地,所述逆变器40优选为三相电压型逆变器40,其可以包括:开关管J1、开关管J2、开关管J3、开关管J4、开关管J5、开关管J6;其中,所述开关管J1和开关管J4串联、开关管J3和开关管J6串联、开关管J5和开关管J2串联,且均与所述整流桥30并联。即,开关管J1的发射极和开关管J4的集电极连接,开关管J1的集电极连接至母线;开关管J3的发射极和开关管J6的集电极连接,开关管J3的集电极连接至母线;开关管J5的发射极和开关管J2的集电极连接,开关管J5的集电极连接至母线。
所述永磁同步电机PMSM分别与所述开关管J1和开关管J4、开关管J3和开关管J6、开关管J5和开关管J2相连接的一端连接。另外,所述逆变器40还包括分别与所述开关管J1、开关管J2、开关管J3、开关管J4、开关管J5、开关管J6连接的保护二极管VD1、保护二极管VD2、保护二极管VD3、保护二极管VD4、保护二极管VD5、保护二极管VD6。开关管J1、开关管J2、开关管J3、开关管J4、开关管J5、开关管J6可以为IGBT开关管、MOSFET开关管。
当上述各开关管为IGBT开关管时,各保护二极管与各开关管对应连接时,各保护二极管的阳极与IGBT开关管的发射极连接,各保护二极管的阴极与各IGBT开关管的集电极连接。
如图1所示,本实施例中的整流桥30可以是由二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成的不可控整流桥30,即把交流电源AC输出的交流电转换成直流电。另外,整流桥30还可以是可控整流桥30,本发明不做限定。
继续参见图1可知,本实施例提供的永磁同步电机PMSM控制装置还可以包括:过压保护电路50和LC谐振电路。其中,过压保护电路50并联于所述整流桥30和所述逆变器4040之间,设置用于对所述直流母线进行过压保护;其中,所述过压保护电路50包括:串联的电阻Rp和开关管J7,所述开关管J7的一端经由所述电阻Rp与所述直流母线的正端连接,另一端与所述直流母线的负端连接。通过设置过压保护电路50,可以防止母线的过电压对开关电源10等元器件的损害,增强系统的可靠性。
LC谐振电路,设置用于对所述吸收所述直流母线上的谐波;其中,所述LC谐振电路包括,滤波电感L和电容C1,所述滤波电感L连接于所述交流电源AC和整流桥30之间,所述电容C1与所述整流桥30并联,且与所述稳压电路的电容C2连接。电感L具有缓冲电流,防止浪涌的功能,并且电感L与母线薄膜电容C1构成LC谐振电路,可以吸收系统母线上的谐波。
在母线无电解电容永磁同步电机PMSM驱动系统中,母线电容采用薄膜电容,直流母线容易出现过压的现象。例如(1)当需要电机停止或出现保护动作时,关闭逆变器40的开关,永磁同步电机PMSM绕组的电流不会突然消失,必然会通过三相电压型逆变器40的保护二极管回馈到母线薄膜电容,但是母线量薄膜电容的存储容量小,会造成母线电压泵升现象。(2)薄膜电容C1与电网侧电感L易产生谐振现象,导致母线电压有过高的尖峰电压。因此在容永磁同步电机PMSM驱动系统中要想使系统正常运行,还需要过压保护电路50,本发明实施例通过在控制装置中增设过压保护电路50,见图1,由功率电阻Rp和功率开关管J7组成,当母线电压超出预设的电压阈值时,控制器20就会控制功率开关管J7开通,使母线电压降低。当母线电压下降到预设的电压阈值时,控制器20会立即控制功率开关管J7断开,使母线电压维持在母线电压阈值内。基于本实施例提供的过压保护电路50具有功耗低、结构简单,易于实施等优点。
由于母线薄膜电容的容值很小只有几微法或几十微法,会导致母线电压大幅度的波动。当永磁同步电机低速时,母线电压的波形如图3所示,母线电压的波动范围为100V~310V;随着电机转速的提高,母线电压可能会降低到0V。母线电压波动会对电机转速造成不良的影响。
本发明另一实施例还提供了一种永磁同步电机转速波动抑制方法,用于上述任一实施例所述的永磁同步电机控制装置,参见图4可知,本实施例提供的永磁同步电机转速波动抑制方法可以包括:
步骤S401,获取永磁同步电机的给定转速n和电机反馈转速n*,并基于所述给定转速n和电机反馈转速n*做差得到转速偏差;
步骤S402,基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压uq
步骤S403,利用SVPWM模块依据所述修正后的交轴电压uq,产生PWM波控制所述电机的运行。
本发明实施例利用给定转速n*与电机反馈转速n的转速偏差(即转速波动量),得出补偿电压量Δuq,然后用补偿电压量Δuq修正iq电流控制器输出的uq给定量,可以有效对母线电压波动导致电机转速波动进行抑制的效果。其中,SVPWM是空间矢量脉宽调制(SpaceVector Pulse Width Modulation)的简称。
图5所示实线部分,为传统的id=0矢量控制框图,其原理如下:利用给定转速n*与反馈转速n做差,经过速度控制器处理得到电流iq指令,再经电流控制器处理得到电压uq;电流id=0与反馈电流id做差,经过电流控制器处理得到电压ud,ud、uq经过Park逆变换成uαuβ,uαuβ经过SVPWM模块处理得到控制逆变器的信号,控制逆变器给电机供电。
可选地,在本发明实施例中,可以先在id=0矢量控制系统下的转速波动与电压uq的定量关系原理分析。
首先建立永磁同步电机的动态数学模型;
Figure GDA0002787003430000081
其中,ud、uq分别表示旋转坐标系下直轴电压和交轴电压;id、iq分别为旋转坐标系下直轴电流和交轴电流;R为电机的内阻;Ld、Lq分别为旋转坐标系下直轴电感和交轴电感;ωe表示电机的电角速度;Ψf表示电机转子的磁通量;
电磁转矩方程:
Figure GDA0002787003430000091
其中,Te表示电磁转矩;id表示直轴电流,iq表示为交轴电流;Pn表示电机的极对数;Ld表示电机的直轴电感,Lq表示电机的交轴电感。
机械运动方程:
Figure GDA0002787003430000092
Figure GDA0002787003430000093
其中,J表示转动惯量;ωm表示电机的机械角速度;TL表示负载转矩;B表示摩擦系数。
稳态情况下,id、iq为恒值,在id=0控制方式下,
综合式(1)、(2)(3)和(4)得ωm与uq的关系:
Figure GDA0002787003430000094
速度ωm分解为平均转速
Figure GDA0002787003430000095
和波动转速
Figure GDA0002787003430000096
Figure GDA0002787003430000097
同理电压uq分解为平均电压
Figure GDA0002787003430000098
和波动电压
Figure GDA0002787003430000099
Figure GDA00027870034300000910
将转速和电压的分量代入式(5)可得:
Figure GDA00027870034300000911
根据式(6)中平均值、波动值得对应关系,得到波动转速
Figure GDA00027870034300000912
与波动电压
Figure GDA00027870034300000913
的关系:
Figure GDA00027870034300000914
进一步地,上述步骤S402基于转速偏差计算补偿电压量Δuq,并进一步修正所述电机的交轴电压uq,可以包括:
利用公式
Figure GDA00027870034300000915
基于转速偏差计算补偿电压量Δuq
其中,
Figure GDA00027870034300000916
表示波动转速;
Figure GDA00027870034300000917
表示波动电压;Ψf表示电机转子的磁通量;
利用公式uq+Δuq=u′q修正所述电机的交轴电压uq,得到修正后的交轴电压uq’。
上述步骤S403利用SVPWM控制电机运行时,可以先将修正后的交轴电压uq’和直轴电压ud通过Park逆变换得到电压uα和uβ;利用SVPWM模块基于电压uα和uβ产生PWM波,控制电机的运行。
也就是说,结合图5所示虚线部分,本发明实施例将将转速给定n*与电机反馈转速n做差得到转速偏差(即转速波动量),由公式
Figure GDA0002787003430000101
得出补偿电压量Δuq,然后用补偿电压量Δuq修正iq电流控制器输出的uq给定量,即uq+Δuq=u′q,得出修正后的u′q电压给定值,电压u′q和ud经过Park逆变换得到电压uα和uβ,最终经过SVPWM模块产生PWM波,控制电机的运行。其中,Clacke变换:把电机的电流ia、ib、ic,变换到αβ坐标系上的iαiβ分量;Park变换又把iα、iβ电流变换到dq坐标系上的id、iq,在dq坐标系下的id、iq电流实现解耦。
图6为id=0矢量控制方案下的电机转速图,分析图6可知转速波动明显很大,图7为抑制转速波动的改进id=0矢量控制方案下的转速图,通过对比图6可知,图7所示转速波动明显很小,并且响应时间快即很快达到并稳定在给定转速。
本发明提供了一种永磁同步电机控制装置及转速波动抑制方法,在本发明提供的永磁同步电机控制装置中,通过单相导通二极管D5和电容C2可构成一个简单的稳压电源为开关电源提供稳定的直流电源,避免开关电源的电源受到母线电压大幅度波动的影响,提高控制器的可靠性。另外,基于永磁同步电机控制装置的转速波动抑制方法利用速度给定n*与电机反馈转速n的转速偏差(即转速波动量),得出补偿电压量Δuq,然后用补偿电压量Δuq修正iq电流控制器输出的uq给定量,来达到抑制转速波动的效果,主要可适用于id=0矢量控制系统,可以在减少电机转速达到稳定转速的响应时间的同时,提高电机转速的性能。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机转速波动抑制方法,其特征在于,所述方法包括:
获取永磁同步电机的给定转速n和电机反馈转速n*,并基于所述给定转速n和电机反馈转速n*做差得到转速偏差;
基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压uq
利用空间矢量脉宽调制SVPWM模块依据所述修正后的交轴电压uq,产生PWM波控制所述电机的运行,
所述基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压之前,还包括:
建立永磁同步电机的动态数学模型;
Figure FDA0002787003420000011
其中,ud、uq分别表示旋转坐标系下直轴电压和交轴电压;id、iq分别为旋转坐标系下直轴电流和交轴电流;R为电机的内阻;Ld、Lq分别为旋转坐标系下直轴电感和交轴电感;ωe表示电机的电角速度;Ψf表示电机转子的磁通量;
电磁转矩方程:
Figure FDA0002787003420000012
机械运动方程:
Figure FDA0002787003420000013
Figure FDA0002787003420000014
稳态情况下,id、iq为恒值,在id=0控制方式下,
综合式(1)、(2)(3)和(4)得ωm与uq的关系:
Figure FDA0002787003420000015
速度ωm分解为平均转速
Figure FDA0002787003420000016
和波动转速
Figure FDA0002787003420000017
Figure FDA0002787003420000018
同理电压uq分解为平均电压
Figure FDA0002787003420000019
和波动电压
Figure FDA00027870034200000110
Figure FDA00027870034200000111
将转速和电压的分量代入式(5)可得:
Figure FDA0002787003420000021
根据式(6)中平均值、波动值得对应关系,得到波动转速
Figure FDA0002787003420000022
与波动电压
Figure FDA0002787003420000023
的关系:
Figure FDA0002787003420000024
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq,进而基于所述补偿电压量Δuq修正所述电机的交轴电压uq,包括:
利用公式
Figure FDA0002787003420000025
基于所述转速偏差计算补偿电压量Δuq
其中,
Figure FDA0002787003420000026
表示波动转速;
Figure FDA0002787003420000027
表示波动电压;Ψf表示电机转子的磁通量;
利用公式uq+Δuq=u′q修正所述电机的交轴电压uq,得到修正后的交轴电压uq’。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述利用SVPWM模块依据所述修正后的交轴电压uq,产生PWM波控制所述电机的运行,包括:
将所述修正后的交轴电压uq’和直轴电压ud通过Park逆变换得到电压uα和uβ
利用SVPWM模块基于电压uα和uβ产生PWM波,控制电机的运行。
4.一种永磁同步电机控制装置,其特征在于,用于执行权利要求1-3任一项所述的永磁同步电机转速波动抑制方法,包括:
永磁同步电机;
交流电源;
开关电源和控制器,依次连接于所述交流电源和永磁同步电机之间、且用于控制所述永磁同步电机工作状态;
其中,所述开关电源和所述交流电源连接处设有稳压电路,所述交流电源经由所述稳压电路为所述开关电源提供稳定的电源。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机控制装置,其特征在于,所述稳压电路包括:二极管D5和电容C2;
所述二极管D5的阳极与所述交流电源连接,所述二极管D5的阴极与所述电容C2连接,所述电容C2与所述开关电源并联。
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机控制装置,其特征在于,还包括:
整流桥,与所述交流电源的输出端连接,设置用于将所述交流电源输出的交流电转换成直流电;
逆变器,与所述整流桥并联,设置用于将所述整流桥经由直流母线输出的直流电转换成交流电输入至所述永磁同步电机;
其中,所述稳压电路设置于所述整流桥和所述逆变器之间。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机控制装置,其特征在于,所述逆变器包括:开关管J1、开关管J2、开关管J3、开关管J4、开关管J5、开关管J6;
其中,所述开关管J1和开关管J4串联、开关管J3和开关管J6串联、开关管J5和开关管J2串联,且均与所述整流桥并联;
所述永磁同步电机分别与所述开关管J1和开关管J4、开关管J3和开关管J6、开关管J5和开关管J2相连接的一端连接;
所述逆变器还包括分别与所述开关管J1、开关管J2、开关管J3、开关管J4、开关管J5、开关管J6连接的保护二极管VD1、保护二极管VD2、保护二极管VD3、保护二极管VD4、保护二极管VD5、保护二极管VD6。
8.根据权利要求6所述的永磁同步电机控制装置,其特征在于,还包括:过压保护电路,并联于所述整流桥和所述逆变器之间,设置用于对所述直流母线进行过压保护;
其中,所述过压保护电路包括:串联的电阻Rp和开关管J7,所述开关管J7的一端经由所述电阻Rp与所述直流母线的正端连接,另一端与所述直流母线的负端连接。
9.根据权利要求6所述的永磁同步电机控制装置,其特征在于,还包括:LC谐振电路,设置用于吸收所述直流母线上的谐波;
其中,所述LC谐振电路包括,滤波电感L和电容C1,所述滤波电感L连接于所述交流电源和整流桥之间,所述电容C1与所述整流桥并联,且与所述稳压电路的电容C2连接。
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