《【CN109831133A】永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统【专利】.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【CN109831133A】永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统【专利】.pdf（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号 201910127436.X(22)申请日 2019.02.20(71)申请人 浙江大学地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号 申请人 上海电气风电集团有限公司(72)发明人 方杭杭朱亮吴立建王海洋方攸同(74)专利代理机构 上海弼兴律师事务所 31283代理人 薛琦罗朗(51)Int.Cl.H02P 21/05(2006.01)H02P 21/08(2016.01)(54)发明
2、名称永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统(57)摘要本发明公开了一种永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统，抑制方法包括以下步骤：获取永磁电机的转矩。根据转矩得到永磁电机的定子的电流在q轴的电流分量。获取永磁电机的转子的磁链的角度。构造纹波角度。对电流分量进行旋转变换。在d轴上对第一电流进行低通滤波；在q轴上对第二电流进行低通滤波。控制器以0为给定，并以第一直流为反馈，输出第一中间分量；PI控制器以0为给定，并以第二直流为反馈，输出第二中间分量。进行反旋转变换，得到补偿量。将补偿量取反后与永磁电机的电流环的给定叠加。本发明直接以转矩脉动为目标，通过闭环自动调整注入电流谐波给定量，对转矩脉动的抑制更加
3、彻底。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 109831133 A2019.05.31CN 109831133 A欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！1.一种永磁电机的转矩脉动的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取所述永磁电机的转矩Tem；根据所述转矩Tem计算得到所述永磁电机的定子的电流在q轴的电流分量iq，所述电流分量iq的计算公式如下：iqTem/(fpn)；其中，f为所述永磁电机的转子的磁链，pn为极对数；获取所述永磁电机的转子的磁链的角度 ；构造纹波角度R，Rn，n为预设的待抑制的转矩脉动的倍频数值；根据以下公式对所述
4、电流分量iq进行旋转变换，以得到第一电流iqM和第二电流iqN，iqMcosRiq，iqN-sinRiq；在d轴上对所述第一电流iqM进行低通滤波，以得到第一直流iqM_F；在q轴上对所述第二电流iqN进行低通滤波，以得到第二直流iqN_F；PI控制器以0为给定，并以所述第一直流iqM_F为反馈，输出第一中间分量iqM_O；所述PI控制器以0为给定，并以所述第二直流iqN_F为反馈，输出第二中间分量iqN_O；根据以下公式进行反旋转变换，以得到补偿量iqM_AC，iqM_ACiqM_OcosR-iqN_OsinR；将所述补偿量iqM_AC取反后与所述永磁电机的电流环的给定叠加，以得到补偿后的给
5、定。2.如权利要求1所述的永磁电机的转矩脉动的抑制方法，其特征在于，所述获取所述永磁电机的转子的磁链的角度 的步骤包括：设置于所述永磁电机的转子上的位置传感器检测所述角度 ；或，根据所述永磁电机的定子的电压和电流采用无速度传感器算法计算得到所述角度。3.如权利要求1所述的永磁电机的转矩脉动的抑制方法，其特征在于，所述低通滤波的步骤中，截止频率不高于100赫兹。4.如权利要求1所述的永磁电机的转矩脉动的抑制方法，其特征在于，所述抑制方法还包括以下步骤：所述电流环跟踪所述补偿后的给定。5.如权利要求1所述的永磁电机的转矩脉动的抑制方法，其特征在于，n6。6.一种永磁电机的转矩脉动的抑制系统，其特征
6、在于，包括转矩获取单元、电流分量计算单元、角度获取单元、纹波角度构造单元、旋转变换单元、第一低通滤波器、第二低通滤波器、PI控制器、反旋转变换单元、叠加单元；所述转矩获取单元用于获取所述永磁电机的转矩Tem；所述电流分量计算单元用于根据所述转矩Tem得到所述永磁电机的定子的电流在q轴的电流分量iq，所述电流分量iq的计算公式如下：iqTem/(fpn)；其中，f为所述永磁电机的转子的磁链，pn为极对数；所述角度获取单元用于获取所述永磁电机的转子的磁链的角度 ；所述纹波角度构造单元用于构造纹波角度R，Rn，n为预设的待抑制的转矩脉动的倍频数值；权利要求书1/2页2CN 109831133 A欢迎
7、您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统技术领域0001本发明属于电机的转矩脉动抑制技术领域，尤其涉及一种永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统。背景技术0002永磁电机中气隙磁通谐波的存在是永磁电机转矩脉动产生的一个主要原因，尽管通过电机本体中斜极，改善磁极形状，优化齿槽宽度等能降低转矩脉动，但是无法消除。另外制造过程中偏差等不确定因素的引入，也会改变转矩脉动的幅值。随着海上风电的发展，永磁风力发电机的功率朝着更大等级发
8、展。所以转矩脉动的幅值也会更大，转矩脉动会引起震动和噪音，加大电机的机械磨损甚至影响电机的使用寿命。0003现有技术中，往往通过控制加在定子绕组上的电压或电流波形来抑制转矩脉动。以6倍频(倍频数值为6)转矩脉动为例，其是由电流的5次和7次谐波和感应电动势的基波相互影响产生的。现有技术中，往往只需提取电流的5次和7次谐波分量，通过设计控制器抑制电流的5次和7次谐波幅值到0，以抑制转矩脉动。该方法需要分别对电流的5次和7次谐波进行抑制，计算量较大，成本较高。并且，如果感应电动势本身存在着5倍频和7倍频谐波，即使电流通入完美的正弦波，也会因为感应电动势的影响而产生6倍频转矩脉动。现有技术对转矩脉动的
9、抑制不彻底。发明内容0004本发明实施例要解决的技术问题是为了克服现有技术对转矩脉动的抑制成本高、抑制不彻底的缺陷，提供一种永磁电机的转矩脉动的抑制方法和系统。0005本发明实施例是通过下述技术方案来解决上述技术问题：0006本发明实施例提供一种永磁电机的转矩脉动的抑制方法，包括以下步骤：0007获取永磁电机的转矩Tem；0008根据转矩Tem计算得到永磁电机的定子的电流在q轴的电流分量iq，电流分量iq的计算公式如下：0009iqTem/(fpn)；其中，f为永磁电机的转子的磁链，pn为极对数；0010获取永磁电机的转子的磁链的角度 ；0011构造纹波角度R，Rn，n为预设的待抑制的转矩脉动
10、的倍频数值；0012根据以下公式对电流分量iq进行旋转变换，以得到第一电流iqM和第二电流iqN，0013iqMcosRiq，0014iqN-sinRiq；0015在d轴上对第一电流iqM进行低通滤波，以得到第一直流iqM_F；在q轴上对第二电流iqN进行低通滤波，以得到第二直流iqN_F；0016PI控制器以0为给定，并以第一直流iqM_F为反馈，输出第一中间分量iqM_O；PI控制器以0为给定，并以第二直流iqN_F为反馈，输出第二中间分量iqN_O；说明书1/5 页4CN 109831133 A欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！
11、0017根据以下公式进行反旋转变换，以得到补偿量iqM_AC，0018iqM_ACiqM_OcosR-iqN_OsinR；0019将补偿量iqM_AC取反后与永磁电机的电流环的给定叠加，以得到补偿后的给定。0020较佳地，获取永磁电机的转子的磁链的角度 的步骤包括：0021设置于永磁电机的转子上的位置传感器检测角度 ；0022或，根据永磁电机的定子的电压和电流采用无速度传感器算法计算得到角度。0023较佳地，低通滤波的步骤中，截止频率不高于100赫兹。0024较佳地，抑制方法还包括以下步骤：0025电流环跟踪补偿后的给定。0026较佳地，n6。0027本发明还提供一种永磁电机的转矩脉动的抑制系
12、统，包括转矩获取单元、电流分量计算单元、角度获取单元、纹波角度构造单元、旋转变换单元、第一低通滤波器、第二低通滤波器、PI控制器、反旋转变换单元、叠加单元；0028转矩获取单元用于获取永磁电机的转矩Tem；0029电流分量计算单元用于根据转矩Tem得到永磁电机的定子的电流在q轴的电流分量iq，电流分量iq的计算公式如下：0030iqTem/(fpn)；其中，f为永磁电机的转子的磁链，pn为极对数；0031角度获取单元用于获取永磁电机的转子的磁链的角度 ；0032纹波角度构造单元用于构造纹波角度R，Rn，n为预设的待抑制的转矩脉动的倍频数值；0033旋转变换单元用于根据以下公式对电流分量iq进行
13、旋转变换，以得到第一电流iqM和第二电流iqN，0034iqMcosRiq，0035iqN-sinRiq；0036第一低通滤波器用于在d轴上对第一电流iqM进行低通滤波，以得到第一直流iqM_F；第二低通滤波器用于在q轴上对第二电流iqN进行低通滤波，以得到第二直流iqN_F；0037PI控制器以0为给定，并以第一直流iqM_F为反馈，输出第一中间分量iqM_O；PI控制器还以0为给定，并以第二直流iqN_F为反馈，输出第二中间分量iqN_O；0038反旋转变换单元用于根据以下公式进行反旋转变换，以得到补偿量iqM_AC，0039iqM_ACiqM_OcosR-iqN_OsinR；0040叠加
14、单元用于将补偿量iqM_AC取反后与永磁电机的电流环的给定叠加，以得到补偿后的给定。0041较佳地，角度获取单元包括设置于永磁电机的转子上的位置传感器，位置传感器用于检测角度 ；0042或，角度获取单元还用于根据永磁电机的定子的电压和电流采用无速度传感器算法计算得到角度 。0043较佳地，第一低通滤波器和第二低通滤波器的截止频率均不高于100赫兹。0044较佳地，电流环用于跟踪补偿后的给定。0045较佳地，n6。说明书2/5 页5CN 109831133 A欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，
15、如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！样，可以达到滤波性能与成本的良好平衡。0060PI控制器108以0为给定，并以第一直流iqM_F为反馈，输出第一中间分量iqM_O。PI控制器108还以0为给定，并以第二直流iqN_F为反馈，输出第二中间分量iqN_O。0061反旋转变换单元109用于根据以下公式进行反旋转变换，得到补偿量iqM_AC，0062iqM_ACiqM_OcosR-iqN_OsinR。0063叠加单元110用于将补偿量iqM_AC取反后与永磁电机的电流环的给定叠加，得到补偿后的给定。补偿量iqM_AC取反后叠加至永磁电机的电流环的给定，形成补偿后的给定，电流环跟踪补偿
16、后的给定，即可对永磁电机的转矩脉动进行完备的抑制。0064在其他可选的实施方式中，参照图2，PI控制器的数量为2个，分别为第一PI控制器P1和第二PI控制器P2。第一PI控制器P1以0为给定，并以第一直流iqM_F为反馈，第一PI控制器P1的输出经过第一限幅单元LMT1进行限幅后，得到第一中间分量iqM_O。与此同时，第二PI控制器P2以0为给定，并以第二直流iqN_F为反馈，第二PI控制器P2的输出经过第二限幅单元LMT2进行限幅后，得到第二中间分量iqN_O。反旋转变换单元109输出补偿量iqM_AC。叠加单元中包括一取反单元111，取反单元111将补偿量iqM_AC取反后得到-iqM_A
17、C，-iqM_AC与永磁电机的电流环的给定Iq_ref叠加，得到补偿后的给定。电流环3跟踪补偿后的给定。电流环3包括PI控制器301、限幅单元、内部调制模块302(其调制比为K，因此以K_duty表征)、外部模型303(其传递函数为1/(LS+R)，其中Vq_feedford为感应电动势前馈量。本领域技术人员根据说明书和所掌握的本领域知识能够清楚电流环3的工作原理，此处不再赘述。本实施例的永磁电机的转矩脉动的抑制系统直接以转矩脉动为目标，通过闭环自动调整注入电流谐波给定量，避免了手动调整电流谐波注入幅值。而且对不同的转矩脉动值会自适应的输出相应的电流谐波注入量，使转矩脉动得到很好的抑制，不仅可
18、以消除振动、噪音，而且可以延长发电机的使用寿命。0065本实施例还提供一种永磁电机的转矩脉动的抑制方法，该抑制方法采用本实施例的永磁电机的转矩脉动的抑制系统实现，参照图3，该抑制方法包括以下步骤：0066步骤S201、获取永磁电机的转矩Tem；根据转矩Tem计算得到永磁电机的定子的电流在q轴的电流分量iq。其中，iqTem/(fpn)，f为永磁电机的转子的磁链，pn为极对数。0067步骤S202、获取永磁电机的转子的磁链的角度；构造纹波角度R。其中，Rn，n为希望抑制的转矩脉动的倍频数值。在本实施例中，设置于永磁电机的转子上的位置传感器检测永磁电机的转子的磁链的角度 。在其他可选的实施方式中，
19、角度获取单元103根据永磁电机的定子的电压和电流采用无速度传感器算法计算得到角度 。因为6倍频的转矩脉动较为常见，因此，本实施例中n6。0068步骤S203、对电流分量iq进行旋转变换。具体为根据以下公式对电流分量iq进行旋转变换，得到第一电流iqM和第二电流iqN，0069iqMcosRiq，0070iqN-sinRiq；0071步骤S204、在d轴上对第一电流iqM进行低通滤波，得到第一直流iqM_F；在q轴上对第二电流iqN进行低通滤波，得到第二直流iqN_F。在本实施例中，低通滤波的截止频率不高于100赫兹，这样，可以达到滤波性能与成本的良好平衡。0072步骤S205、PI控制器108
20、以0为给定，并以第一直流iqM_F为反馈，输出第一中间分量说明书4/5 页7CN 109831133 A欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！iqM_O；PI控制器108以0为给定，并以第二直流iqN_F为反馈，输出第二中间分量iqN_O。0073步骤S206、对第一中间分量和第二中间分量进行反旋转变换，以得到补偿量iqM_AC。具体为根据以下公式进行反旋转变换，得到补偿量iqM_AC，0074iqM_ACiqM_OcosR-iqN_OsinR。0075步骤S207、将补偿量iqM_AC取反后与永磁电机的电流环的给定叠加，得到补偿后的给定
21、。0076虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。说明书5/5 页8CN 109831133 A欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！图1说明书附图1/3页9CN 109831133 A欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！图2说明书附图2/3页CN 109831133 A10欢迎您阅读并下载本文档，本文档来源于互联网，如有侵权请联系删除！我们将竭诚为您提供优质的文档！图3说明书附图3/3页CN 109831133 A11