CN110798101A - 一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法 - Google Patents

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蓝希清
冀春香
杨玉香
杨文彬
黄杰泳
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
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Abstract

本发明涉及工业控制技术领域，尤其是指一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，通过计算出电机的抖动速度，再引入PI调节器对电机抖动进行抑制，获得抑抖转矩，再将抑抖转矩叠加到转矩指令中，得到实际的不会产生抖动的输出转矩。该抖动抑制方法，克服由于电机齿槽效应带来的以及转矩检测造成的周期性扰动转矩，消除由于负载周期性扰动造成的谐振，使电机运行平稳，并且引入PI调节器对抖动进行抑制，增强系统的鲁棒性。

Description

一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，尤其是指一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法。
背景技术
目前永磁同步电机的转矩控制接受来自用户的转矩指令，通过电流调节控制电机的输出转矩，使得电机输出的转矩跟踪用户的转矩指令。永磁同步电机采用转矩控制的方式拖动柔性负载时，由于柔性系统本身存在谐振点或者电机因齿槽效应产生的周期性扰动转矩等等不确定因素，即使电机输出恒定转矩，电机仍然容易出现周期性抖动，导致电机运行不稳定。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，能够有效抑制电机运行过程中的周期性抖动，从而使电机稳定运行。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，包括以下步骤
A.获取电机的编码器的位置p，对位置p进行微分，获得电机的转速ω；
B.对电机的转速ω进行滤波，获取电机抖动速度ωd；
C.采用PI调节器对电机抖动进行抑制，PI调节器的给定输入为0，PI调节器的输入为电机抖动速度ωd，PI调节器的输出为typ；
D.将PI调节器的输出typ输入限幅器，设定抑抖强度tmax，利用抑抖强度tmax对PI调节器的输出typ进行限幅，得到抑抖转矩ty；
F.输入转矩指令ti，将抑抖转矩ty与转矩指令ti叠加，得到实际的输出转矩to。
优选的，步骤A中，电机转速ω的计算公式为：
Figure BDA0002269947140000021
其中，T1为位置p的采样周期。
优选的，步骤B中，采用高通滤波算法对电机的转速ω进行滤波。
优选的，计算电机抖动转速ωd的计算公式为：
ωd(n+1)＝ω(n+1)-ω(n)+ωd(n)T2，(n＝1，2，...)
其中，T2为高通滤波时间常数。
优选的，步骤C中，PI调节器的输出
Figure BDA0002269947140000022
其中，kp为抑抖比例增益，ki为抑抖积分增益。
优选的，步骤D中，当typ大于tmax时，ty＝tmax；当typ小于tmax时，ty＝-tmax；否则ty＝typ。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，通过计算出电机的抖动速度，再引入PI调节器对电机抖动进行抑制，获得抑抖转矩，再将抑抖转矩叠加到转矩指令中，得到实际的不会产生抖动的输出转矩。该抖动抑制方法，克服由于电机齿槽效应带来的以及转矩检测造成的周期性扰动转矩，消除由于负载周期性扰动造成的谐振，使电机运行平稳，并且引入PI调节器对抖动进行抑制，增强系统的鲁棒性。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的控制框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
本实施例提供的一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，如图1和图2，包括以下步骤：
A.获取电机的编码器的位置p，对位置p进行微分，获得电机的转速ω；
B.对电机的转速ω进行滤波，获取电机抖动速度ωd；
C.采用PI调节器对电机抖动进行抑制，PI调节器的给定输入为0，PI调节器的反馈输入为机抖动速度ωd，PI调节器的输出为typ；
D.设定抑抖强度tmax，利用抑抖强度tmax对PI调节器的输出typ进行限幅，得到抑抖转矩ty；
F.输入转矩指令ti，将抑抖转矩ty与转矩指令ti叠加，得到实际的输出转矩to。
其中，电机转速ω的计算公式为：
Figure BDA0002269947140000041
2，...)，T1为位置p的采样周期；
采用高通滤波算法对电机的转速ω进行滤波，电机抖动转速ωd的计算公式为：ωd(n+1)＝ω(n+1)-ω(n)+ωd(n)T2，(n＝1，2，...)，T2为高通滤波时间常数；
引入PI调节器对电机抖动进行抑制，PI调节器的给定值为0，PI调节器以电机抖动速度ωd为输入量，则输出量
Figure BDA0002269947140000042
其中，kp为抑抖比例增益，ki为抑抖积分增益；
接着，预设抑抖强度tmax，对PI调节器的输出量typ进行限幅，限幅器为现有技术，则，当typ大于tmax时，ty＝tmax；当typ小于tmax时，ty＝-tmax；否则ty＝typ；限幅器限制PI调节器的输出typ的大小，同时也起到抗积分饱和的作用。
最后，将获得的抑抖转矩与输入电机的转矩指令ti进行叠加，从而获得实际所需的输出转矩to＝ty+ti。
通过计算出电机的抖动速度ωd，再引入PI调节器对电机抖动进行抑制，获得抑抖转矩ty，再将抑抖转矩叠加到转矩指令中，得到实际的不会产生抖动的输出转矩to。齿槽效应、电机转矩检测是使电机抖动的扰动因素，PI调节器的给定为0，以抖动速度为PI调节器的反馈，其输出即可抑制抖动。该抖动抑制方法，克服由于电机齿槽效应带来的以及转矩检测造成的周期性扰动转矩，消除由于负载周期性扰动造成的谐振，使电机运行平稳，并且引入PI调节器对抖动进行抑制，有效增强了系统的鲁棒性。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，其特征在于：包括以下步骤
A.获取电机的编码器的位置p，对位置p进行微分，获得电机的转速ω；
B.对电机的转速ω进行滤波，获取电机抖动速度ωd；
C.采用PI调节器对电机抖动进行抑制，PI调节器的给定输入为0，PI调节器的反馈输入为电机抖动速度ωd，PI调节器的输出为typ；
D.将PI调节器的输出typ输入限幅器，设定抑抖强度tmax，利用抑抖强度tmax对PI调节器的输出typ进行限幅，得到抑抖转矩ty；
F.输入转矩指令ti，将抑抖转矩ty与转矩指令ti叠加，得到实际的输出转矩to。
2.根据权利要求1所述一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，其特征在于：步骤A中，电机转速ω的计算公式为：
Figure FDA0002269947130000011
其中，T1为位置p的采样周期。
3.根据权利要求1所述一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，其特征在于：步骤B中，采用高通滤波算法对电机的转速ω进行滤波。
4.根据权利要求3所述一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，其特征在于：计算电机抖动转速ωd的计算公式为：
ωd(n+1)＝ω(n+1)-ω(n)+ωd(n)T2，(n＝1，2，...)
其中，T2为高通滤波时间常数。
5.根据权利要求1所述一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，其特征在于：步骤C中，PI调节器的输出
其中，kp为抑抖比例增益，ki为抑抖积分增益。
6.根据权利要求1所述一种永磁同步电机转矩控制下的抖动抑制方法，其特征在于：步骤D中，当typ大于tmax时，ty＝tmax；当typ小于tmax时，ty＝-tmax；否则ty＝typ。
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