CN114157193A - 一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开属于电机驱动技术领域，提供了一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法及系统，包括以下步骤：基于有限元方法确定同步电机转矩脉动周期，构建包含转矩脉动的电机数学模型；根据同步电机数学模型得到一个周期内n个采样位置处的电流‑转矩表；根据n个采样点的电流‑转矩表得到在转矩输出范围内任一转矩下的不少于n组dq轴电流给定值；根据不少于n组dq轴电流给定值插值得到给定谐波电流波形；利用电流跟踪控制器，使同步电机的实时电流跟踪上给定谐波电流，实现电流的跟踪控制，从而抑制转矩脉动。本发明可以抑制包含齿槽转矩与空间谐波在内的同步电机转矩脉动，提升了同步电机应用的精准度、可靠性与舒适性。

Description

一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法及系统
技术领域
本公开属于电机驱动技术领域，具体涉及一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
同步电机(SynchronousMotor，简称SM)由于其高效率、高功率密度、高转矩惯量比等优点，在高性能和高精度的交流伺服等应用领域广受欢迎，是变速直驱应用的优选。同步电机利用永磁体或磁阻进行机电能量转换，在运行过程中不可避免地会出现转矩脉动，这会引起电机低速运行时产生较大的转速波动(尤其对于转动惯量较小的电机)，不利于高精度的伺服控制；此外，转矩脉动还会引起机械系统震动，严重时会影响系统工作性能及使用寿命；再者，转矩脉动还会产生噪声，限制了同步电机在电梯、家用电器等对噪音要求比较高的行业中的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提出了一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法及系统，基于电机本体的拓扑结构，确定控制过程中的给定电流值，极大程度上抑制包含齿槽转矩与空间谐波在内的同步电机转矩脉动，提升了同步电机应用的精准度、可靠性与舒适性。
根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种永磁电机转矩脉动抑制控制方法，采用如下技术方案：
一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，包括以下步骤：
基于有限元方法确定同步电机转矩脉动周期，构建包含转矩脉动的电机数学模型；
根据同步电机数学模型得到一个周期内n个采样位置处的电流-转矩表；
根据n个采样点的电流-转矩表得到在转矩输出范围内任一转矩下的不少于n组dq轴电流给定值；
根据不少于n组dq轴电流给定值插值得到给定电流波形，驱动同步电机旋转；
利用电流跟踪控制器，使同步电机的实时电流跟踪上给定谐波电流，实现电流的跟踪控制，抑制转矩脉动。
作为进一步的技术限定，在一个转矩周期内选取n个电角度，利用参数化扫描方法向电机注入不同的dq轴电流，参数化扫描得到电机的电流-转矩关系。
进一步的，选取m个转矩值，在每一张的电流-转矩表中分别提取m个转矩值下的d轴的电流值id和q轴的电流值iq，并将其分别进行拟合，得到m条id-iq的拟合曲线，根据最大转矩电流比、电流极限圆等优化约束条件，在所得到的m条id-iq的拟合曲线上分别确定响应转矩下的最优点，共得到n×m个最优点。
进一步的，基于point-by-point模型得到m个转矩值中最大值与最小值之间的任意转矩值下的最优点，得到所述n×m个最优点以外的最优点。
进一步的，利用插值方法对所得到的最优点进行插值处理，得到给定谐波电流。
进一步的，在约束条件中添加电压极限椭圆约束，则在l个转速下会得到转矩输出范围内同一转矩下的不同最优点，增加了最优点数量，重复操作即可得到不同转速下的谐波电流。
作为进一步的技术限定，对同步电机的转速和预设的目标转速做差，形成负反馈通道，对做差得到的差值进行PI控制，得到电磁转矩；据得到的电磁转矩与取余电角度得到dq轴电流给定波形。
作为进一步的技术限定，将电机角度、dq电流给定值与获取的实际电流值利用控制器进行运算，得到能达成跟踪电流目的的逆变器PWM驱动信号，驱动同步电机转动。
根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制系统，采用如下技术方案：
一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制系统，包括：
获取模块，被配置为根据同步电机的转子位置角得到电机转速和电机电角度；
转速控制模块，被配置为根据电机转速和目标转速得到电机所需的电磁转矩；
查表模块，被配置为根据电磁转矩和电机转子位置角得到dq轴电流给定值；
电流控制模块，被配置为将电流给定值、电流实际反馈值、转子位置等信息进行运算，得到电机PWM驱动信号，使输出电流跟踪上给定电流，以此驱动同步电机运转。
根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法中的步骤。
根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1.本公开可以抑制低次的转矩脉动谐波，对高次转矩脉动谐波也具有抑制作用；避免了复杂的理论解析推导，利用计算机工具进行建模与标定，易于理解。
2.本公开中的电机数学建模过程考虑了磁路饱和、齿槽转矩与空间谐波，建模精度高，仿真结果更可靠。
3.本公开避免了在控制过程中的“边运行边运算注入谐波幅值”导致的运算速度慢的问题，运算速度快，有利于电机高速运行时的转矩脉动抑制。
4.本公开在标定过程中可考虑到实际硬件的电流极限与电压极限，在电机运行达到电流或电压极限时自动切换到弱磁状态。
5.本公开不仅适用于三相电机，亦可推广到任意相数的同步电机的转矩脉动抑制控制；不仅适用于永磁电机，亦适用于开关磁阻电机、同步磁阻电机等无永磁的同步电机。
6.本公开的给定非正弦电流经傅里叶分解后，得到可以抑制转矩的低频电流幅值与相位，可与现有谐波电流注入抑制转矩脉动的方法相结合，以达成抑制转矩脉动的目的。
7.本公开的标定条件为最大转矩电流比，从而得出的三相给定电流在保证转矩脉动低的同时，还能保证最大转矩电流比输出，保证了电机的高效率控制。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例一中的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法的流程图；
图2是本公开实施例一中的以辅助定子为例的三相永磁电机拓扑结构图及其绕组分布；
图3(a)是本公开实施例一中的电角度为0°时的dq轴电流-转矩表；
图3(b)是本公开实施例一中的电角度为10°时的dq轴电流-转矩表；
图3(c)是本公开实施例一中的电角度为20°时的dq轴电流-转矩表；
图3(d)是本公开实施例一中的电角度为30°时的dq轴电流-转矩表；
图3(e)是本公开实施例一中的电角度为40°时的dq轴电流-转矩表；
图3(f)是本公开实施例一中的电角度为50°时的dq轴电流-转矩表；
图4(a)是本公开实施例一中id的查找表；
图4(b)是本公开实施例一中iq的查找表；
图5(a)是本公开实施例一中当Te *＝10Nm时，id的给定dq轴电流曲线图；
图5(b)是本公开实施例一中当Te *＝10Nm时，iq的给定dq轴电流曲线图；
图6是本公开实施例一中的A相非正弦电流给定波形与正弦电流的波形图；
图7是本公开实施例一中的转矩波形图；
图8(a)是本公开实施例二中的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制示意图；
图8(b)是本公开实施例二中以滞环控制器为例的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制示意图；
图9是本公开实施例二中的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制系统的结构框图；
图10是本公开实施例二中的滞环调节器的工作原理图；
图11是本公开实施例二中的图8(b)系统的转速开环Simulink仿真结果；
图12是本公开实施例二中的图8(b)系统的转速闭环仿真结果；
其中，1、寻优插值表，2、PI控制器，3取余模块，4、角速度计算模块，5、转子位置传感器，6、同步电机，7、直流电源及逆变桥，8、电流控制器，9、滞环调节器，10、ABC-dq变换器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本公开实施例一介绍了一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法。
如图1所示的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，包括以下步骤：
步骤S01：基于有限元方法确定同步电机转矩脉动周期，构建包含转矩脉动的电机数学模型；
步骤S02：根据同步电机数学模型得到一个周期内n个采样位置处的电流-转矩表；
步骤S03：根据n个采样点的电流-转矩表得到在转矩输出范围内任一转矩下的不少于n组dq轴电流给定值；
步骤S04：根据不少于n组dq轴电流给定值插值得到给定电流波形，驱动同步电机旋转；
步骤S05：利用电流跟踪控制器，使同步电机的实时电流跟踪上给定谐波电流，实现电流的跟踪控制，从而抑制转矩脉动。
作为一种或多种实施方式，在步骤S01中，由电机学理论可知同步电机转矩脉动随转子位置角呈周期性变化，本实施例的转矩脉动周期T为60°电角度。在一个周期内选取n个电角度，利用参数化扫描方法向电机注入不同的dq轴电流，得到电机的电流-转矩关系。
对如图2所示的辅助定子电机进行dq轴电流在[-30,30]的扫描，得出电角度θe为0°、10°、20°、30°、40°、50°的转矩电流关系分别如图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)、图3(e)和图3(f)所示。同理也可以得到在这些角度处的电流-d轴磁链表，电流-q轴磁链表。
作为一种或多种实施方式，在步骤S02中，选取m个转矩值，在每一张的电流-转矩表中分别提取m个转矩值下的id、iq值进行拟合，分别得到拟合曲线，并根据最大转矩电流比优化约束条件，在上述曲线上分别确定响应转矩下的最优点，即m个转矩值在n个采样点处都分别具有一组id、iq值与其对应。在此过程中，利用point-by-point模型(这一步中可添加条件约束，如电流极限圆约束)，可获得在输出转矩大小范围内任一转矩值处的转矩-dq轴电流对应关系。
如图4(a)和图4(b)所示，m个转矩采样点为[-25：5：25]，基于图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)、图3(e)和图3(f)，采集出在该转矩值下的一组id-iq点，经Quadratic、Cubic、Mean-RBF-Medium、GPM-ARDSquaredExponential-Constant四种拟合方法拟合后选取拟合效果最好的方法，构建point-by-point模型，并以最大转矩电流比为约束条件，得到在[-25:5/3:25]下的转矩-电流对应点。
作为一种或多种实施方式，在步骤S03中，对得到的id、iq值分别进行插值，以一次插值为例，id、iq的查找表分别如图4(a)和图4(b)所示。
作为一种或多种实施方式，在步骤S04中，给定某一转矩值，即可得到相应的id、iq曲线，在本实施例中给定Te *＝10Nm，查表得到给定dq轴的电流曲线图分别如图5(a)和图5(b)所示，经变换可以得到如图6实线所示的谐波电流(以Akima插值为例)。
作为一种或多种实施方式，在步骤S03～S04中，在约束条件中添加电压极限椭圆约束，则在l个转速下会得到转矩输出范围内同一转矩下的不同最优点，增加了最优点数量。
作为一种或多种实施方式，在步骤S05中，在本实施例中，得到的A相非正弦电流给定波形如图6所示，B、C两相电流分别超前、滞后A相电流120°，图6中还给出了与A相有效值相同且与其基波同相位的正弦电流作为对比。将上述非正弦电流与正弦电流分别注入实施例所用辅助定子电机，得到的转矩波形如图7所示。可见在转矩脉动减小的同时，能有效地输出给定转矩值。
实施例二
本公开实施例二介绍了一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制系统。
如图8(a)和图9所示的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制系统，包括：
获取模块，被配置为根据同步电机的转子位置角得到电机转速和电机电角度；
转速控制模块，被配置为根据电机转速和目标转速得到电机所需的电磁转矩；
查表模块，被配置为根据电磁转矩和电机转子位置角得到dq轴电流给定值；
电流控制模块，被配置为将电流给定值、电流实际反馈值、转子位置等信息进行运算，得到电机PWM驱动信号，使输出电流跟踪上给定电流，以此驱动同步电机运转。
作为一种或多种实施方式，在获取模块中，通过在同步电机的转子轴上连接转子位置传感器，以测量同步电机的转子位置角θm，对转子位置角θm计算得到电机转速ωr、电机电角度θe和电机取余电角度θe_mod；
根据转子位置角θm计算得到电机转速ωr，其表达式为：
Figure BDA0003389275840000111
根据转子位置角θm计算电机电角度θe的表达式为：
θe＝θm×p
其中，p为转子极对数。
根据电机电角度θe计算得到电机取余电角度θe_mod的表达式为：
θe_mod＝θemod T
其中，T为电机的转矩脉动周期。
作为一种或多种实施方式，在转速控制模块中，根据得到的电机转速ωr和目标转速ωr *得到电磁转矩给定值Te *；
在本实施例中，光电编码器通过减法器连接转速PI控制器，输出的电机转速差值信息传输至PI控制器中，用于分别计算所需电磁转矩；电机转速ωr和目标转速ωr *做差形成负反馈通道，做差得到的差值信号输入至电机转速PI控制器，经电机转速PI控制器得到电磁转矩给定值。
根据电机转速ωr和目标转速ωr *得到电磁转矩给定值Te *，其表达式为：
Figure BDA0003389275840000121
其中，en为转速偏差，Kp为PI比例增益，Ki为PI积分增益。
作为一种或多种实施方式，在查表模块中，根据得到的电磁转矩给定值Te *与转子电角度θe得到dq轴电流给定值。
在本实施例中，寻优插值表被用来得到dq轴给定电流，由给定转矩和转子位置电角度得出给定dq轴电流的查找表，查表模块中的查找表来源于实施例一，即图4中的节点数据。
作为一种或多种实施方式，在电流控制模块中，可以采用如图8(b)所示的滞环控制方案：
根据dq轴电流给定值和转子位置角得到三相电流给定值，具体表达式为：
Figure BDA0003389275840000131
进一步地，在同步电机的电流输出端连接电流互感器，用于测量同步电机的相电流值(同步电机绕组Y型连接)，并且将测得的相电流值与实际电流值进行作差，差值信号输入到滞环比较器(工作原理图如图10所示)中得到逆变器PWM驱动信号，驱动同步电机转动。
利用滞环调节器构成的转速开环系统仿真结果如图11所示，仿真条件为输出10Nm的转矩，可见相较于正弦激励，非正弦激励的转矩脉动更小。
进一步的，转速闭环仿真结果如图12所示，仿真条件为0s时给定转速100rpm，0.2s加载10Nm，0.3s再加载10Nm，0.4s再加载10Nm。由仿真结果可以看出，在转速上升阶段(0～0.08s)，正弦激励的转矩脉动明显大于非正弦激励。当转速到达给定值后(0.08～0.5s)，此时正弦激励导致的转矩脉动虽有被抑制，但仍然明显大于非正弦激励下的转矩脉动。该仿真证明了本发明的有效性。
需要注意的是，除了本实施例采用的滞环电流控制器，亦可以使用比例谐振控制器、电流预测控制器、滑模控制器等控制器实现谐波电流跟踪控制，不能因此对本发明进行不当限定。
需要注意的是，凡是在系统中采用本实施例公开的方法确定注入的谐波电流进行同步电机控制，均在本公开的保护范围内。不能因本实施例所示系统对本发明进行不当限定。
实施例三
本公开实施例三提供了一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例一所述的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法相同，在此不再赘述。
实施例四
本公开实施例四提供了一种电子设备。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例一所述的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于有限元方法确定同步电机转矩脉动周期，构建包含转矩脉动的电机数学模型；
根据同步电机数学模型得到一个周期内n个采样位置处的电流-转矩表；
根据n个采样点的电流-转矩表得到在转矩输出范围内任一转矩下的不少于n组dq轴电流给定值；
根据不少于n组dq轴电流给定值插值得到给定电流波形，驱动同步电机旋转；
利用电流跟踪控制器，使同步电机的实时电流跟踪上给定谐波电流，实现电流的跟踪控制，抑制转矩脉动。
2.如权利要求1中所述的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，在一个转矩周期内选取n个电角度，利用参数化扫描方法向电机注入不同的dq轴电流，参数化扫描得到电机的电流-转矩关系。
3.如权利要求1中所述的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，选取m个转矩值，在每一张的电流-转矩表中分别提取m个转矩值下的d轴的电流值id和q轴的电流值iq，并将其分别进行拟合，得到m条id-iq的拟合曲线，根据最大转矩电流比、电流极限圆等优化约束条件，在所得到的m条id-iq的拟合曲线上分别确定响应转矩下的最优点，共得到n×m个最优点。
4.如权利要求3中所述的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，基于point-by-point模型得到m个转矩值中最大值与最小值之间的任意转矩值下的最优点，得到所述n×m个最优点以外的最优点。
5.如权利要求4中所述的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，利用插值方法对所得到的最优点进行插值处理，得到给定谐波电流。
6.如权利要求1中所述的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，对同步电机的转速和预设的目标转速做差，形成负反馈通道，对做差得到的差值进行PI控制，得到电磁转矩；据得到的电磁转矩与取余电角度得到dq轴电流给定波形。
7.如权利要求1中所述的一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法，其特征在于，将电机角度、dq电流给定值与获取的实际电流值利用控制器进行运算，得到能达成跟踪电流目的的逆变器PWM驱动信号，驱动同步电机转动。
8.一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制系统，其特征在于，包括：
获取模块，被配置为根据同步电机的转子位置角得到电机转速和电机电角度；
转速控制模块，被配置为根据电机转速和目标转速得到电机所需的电磁转矩；
查表模块，被配置为根据电磁转矩和电机转子位置角得到dq轴电流给定值；
电流控制模块，被配置为将电流给定值、电流实际反馈值、转子位置等信息进行运算，得到电机PWM驱动信号，使输出电流跟踪上给定电流，以此驱动同步电机运转。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法中的步骤。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116191969A (zh) * 2023-02-24 2023-05-30 山东大学 基于谐波电流注入的同步电机转矩密度提升方法及系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5434368B2 (ja) * 2009-08-25 2014-03-05 株式会社明電舎 電動機のトルク脈動抑制システム
US8410737B2 (en) * 2011-02-28 2013-04-02 Deere & Company Device and method for generating an initial controller lookup table for an IPM machine
CN106921326B (zh) * 2015-12-25 2019-06-28 南车株洲电力机车研究所有限公司 电机的全转速范围内的最大转矩电流比控制方法与装置
CN108282057B (zh) * 2018-02-02 2023-07-25 卧龙电气驱动集团股份有限公司 一种基于精确磁链查表法进行恒转矩控制的ecm电机及方法
CN108809182A (zh) * 2018-06-08 2018-11-13 河南森源电气股份有限公司 一种永磁同步电机的转矩控制方法及装置
CN109560734B (zh) * 2018-10-31 2020-05-19 华中科技大学 一种多相永磁同步电机的非正弦svpwm控制方法及装置
CN112542968A (zh) * 2020-11-18 2021-03-23 江苏科技大学 一种永磁同步电机高动态响应控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116191969A (zh) * 2023-02-24 2023-05-30 山东大学 基于谐波电流注入的同步电机转矩密度提升方法及系统
CN116191969B (zh) * 2023-02-24 2023-11-28 山东大学 基于谐波电流注入的同步电机转矩密度提升方法及系统

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