一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法技术

本发明专利技术属于永磁同步电机控制优化相关技术领域，其公开了一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，其包括以下步骤：(1)计算速度误差；(2)根据速度误差获取指令电流；(3)采用低通滤波器对采样后的指令电流进行处理；(4)将指令电流数据作为补偿量保存在数据，提取指令电流点；(5)对提取的指令电流点进行插补运算，每次进入中断时将计算得到的力矩电流补偿值叠加到所述指令电流上；(6)将叠加后重新计算出来的指令电流再进指令电流采样点的提取，重复步骤(3)至步骤(5)；(7)根据最新得到的叠加后的指令电流与电机反馈电流来得到脉冲宽度调制波来控制所述永磁同步电机运行。本发明专利技术运算量小，增加了补偿精度，降低了噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法
本专利技术属于永磁同步电机控制优化相关
，更具体地，涉及一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法。
技术介绍
目前，采用伺服驱动器控制永磁同步电机都会在低速运行时遇到速度波动较大的难题，该问题主要由控制算法及电机结构两部分同时影响，而电机结构则主要因为在低速下，齿槽效应和极对数对转矩产生更明显的作用，使电机速度产生随电机转动位置变化的波动值。齿槽转矩是由转子的永磁体磁场同定子铁心的齿槽相互作用而在圆周方向产生的转矩。齿槽转矩与定子的电流无关，它总是试图将转子定位在某些位置。齿槽转矩的存在影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。现有技术中减小电机波动的方法主要有以下几种：1.采用坐标变换法，针对相对电流中存在的5、7、11、13次谐波进行坐标变换而转换到坐标系d、q轴，并经滤波后进行反变换以补偿在静止坐标系上，由此作用于电机来使速度波动减小，然而，该方法计算量大，补充的谐波次数固定，不够灵活；2.将多层神经网络应用于永磁同步电机的速度波动补偿，但该方法不满足工程实时性要求。相应地，本领域存在发展一种运算量较小的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法的技术需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，其基于永磁同步电机的工作特点，研究及设计了一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法。所述速度波动抑制方法采用离线提取数据及在线补偿的速度波动抑制方法，采用离线精准提取、滤波、插补等算法，降低了芯片的运算负荷，运算量较小，增加了补偿精度，提高了永磁同步电机转速平稳性，降低了噪声。此外，采用低通滤波提高采样精度，同时采用直线插补来提高补偿精度，采用二次补偿和相位调整分别对高低频部分进行补偿，使得补偿精度得到较大幅度的提高。为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，该方法包括以下步骤：(1)获取永磁同步电机的指令速度及反馈速度，由此计算速度误差；(2)根据获得的所述速度误差通过控制器调节所述指令速度及所述反馈速度，并输出指令电流；(3)对所述指令电流进行采样，并采用低通滤波器对采样后的所述指令电流进行处理；(4)将经所述低通滤波器处理后的指令电流数据作为补偿量保存在数据，并以每旋转机械角度360/N提取一个指令电流点，N为大于零的正整数；(5)采用一次均匀B样条算法对提取到的N个指令电流点进行插补运算，每次进入中断时将计算得到的力矩电流补偿值叠加到所述指令电流上；(6)将叠加后重新计算出来的指令电流再进行2N个指令电流采样点的提取，重复步骤(3)至步骤(5)；(7)将步骤(6)得到的叠加后的指令电流与电机反馈电流通过速度控制器运算后输出，并由此得到脉冲宽度调制波来控制所述永磁同步电机运行，实现所述永磁同步电机的速度波动的抑制。进一步地，步骤(1)中，采集编码器反馈脉冲，并通过MT法计算反馈速度，由此将获得的反馈速度与指令速度进行比较来计算速度误差。进一步地，步骤(2)中的控制器为PI控制器。进一步地，N满足以下公式：N≥10×P×Z式中，P为永磁同步电机的极对数，Z为永磁同步电机的齿槽数。进一步地，所述的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法采用了两次补偿，第一次补偿是补偿极对数P对应的频率部分：第二次补偿是针对极对数P和齿槽数Z的乘积对应的频率部分：进一步地，频率fh经过低通滤波器的相移由以下公式计算：式中，——相位滞后角度(°)；fc——截止频率；RC——时间常数；f——经过低通滤波器的波形频率。进一步地，将步骤(6)得到的叠加后的指令电流与电机反馈电流通过速度开控制器运算后输出，并经IPark及SVPWM运算得到所述脉冲宽度调制波来控制所述永磁同步电机运行。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法主要具有以下有益效果：1.所述速度波动抑制方法采用离线精准提取、滤波、插补等算法，降低了芯片的运算负荷，运算量较小，增加了补偿精度，提高了永磁同步电机转速平稳性，降低了噪声；2.采用低通滤波提高采样精度，同时采用直线插补来提高补偿精度，采用二次补偿和相位调整分别对高低频部分进行补偿，使得补偿精度得到较大幅度的提高；3.所述速度波动抑制方法简单易于实施，实时性较好，且可广泛应用于永磁同步电机的速度波动的抑制，具有较好的经济性。附图说明图1是本专利技术较佳实施方式提供的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法的流程图；图2是图1中的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法涉及的方框图；图3是采用图1中的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法得到的一次补偿、二次补偿与未补偿的速度曲线示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参阅图1、图2及图3，本专利技术较佳实施方式提供的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，其采用速度环控制器来使反馈速度趋近指令速度，将电机按照输出指令力矩Iq_ref来运动。由于速度和力矩波动随电机机械角度变化，就可以设置表插补的方法将指令力矩Iq_ref在低速下提取出来以计算指令力矩Iq_ref对应的补偿值Iq_com，电机运行时再将补偿值Iq_com补偿在指令力矩位置。此时再调节指令速度时，仅改变速度控制器输出的直流量，由极对数和齿槽效应引起的波动量则大多由补偿值Iq_com来承担。所述的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法主要包括以下步骤：步骤一，获取永磁同步电机的指令速度及反馈速度，由此计算速度误差。具体地，采集编码器反馈脉冲，通过MT法计算反馈速度，由此将获得的反馈速度与指令速度进行比较来计算速度误差。步骤二，根据获得的所述速度误差通过控制器调节所述指令速度speed_Ref及所述反馈速度speed_Fdb，并输出指令电流Iq_ref。具体地，根据所述速度误差来选用对应的控制器，采用所述控制器对所述指令速度speed_Ref及所述反馈速度speed_Fdb进行调节控制，并输出指令电流Iq_ref，此指令电流为原指令电流Iq_ref。本实施方式中，所述控制器为PI控制器。步骤三，对所述指令电流Iq_ref进行采样，并采用低通滤波器对采样后的所述指令电流Iq_ref进行处理。具体地，由于速度波动主要由极对数、齿槽数以及极对数和齿槽数乘积的频率波动构成，所以采样时为避免其他噪声对精度的影响，采用低通滤波器对采样后的指令电流进行处理，只保留原指令电流中极对数和齿槽倍数对应的频率波动。然而，低通滤波器将会带来一些问题，比如会一定程度上削减极对数和齿槽数乘积对应的频率幅值，并且在不同转速下的不同波动频率会由于低通滤波器相频特性而造成相位滞后不一致的情况，故可采用二次补偿来解决上述问题。步骤四，将经过所述低通滤波器的指令电流数据作为补偿量保存在数据，以每旋转机械角度360/N提取一个指令电流点。具体地，提取点数N的选择方法为：根据极对数P和齿槽数Z来计算需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)获取永磁同步电机的指令速度及反馈速度，由此计算速度误差；(2)根据获得的所述速度误差通过控制器调节所述指令速度及所述反馈速度，并输出指令电流；(3)对所述指令电流进行采样，并采用低通滤波器对采样后的所述指令电流进行处理；(4)将经所述低通滤波器处理后的指令电流数据作为补偿量保存在数据，并以每旋转机械角度360/N提取一个指令电流点，N为大于零的正整数；(5)采用一次均匀B样条算法对提取到的N个指令电流点进行插补运算，每次进入中断时将计算得到的力矩电流补偿值叠加到所述指令电流上；(6)将叠加后重新计算出来的指令电流再进行2N个指令电流采样点的提取，重复步骤(3)至步骤(5)；(7)将步骤(6)得到的叠加后的指令电流与电机反馈电流通过速度控制器运算后输出，并由此得到脉冲宽度调制波来控制所述永磁同步电机运行，实现所述永磁同步电机的速度波动的抑制。

【技术特征摘要】
1.一种适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)获取永磁同步电机的指令速度及反馈速度，由此计算速度误差；(2)根据获得的所述速度误差通过控制器调节所述指令速度及所述反馈速度，并输出指令电流；(3)对所述指令电流进行采样，并采用低通滤波器对采样后的所述指令电流进行处理；(4)将经所述低通滤波器处理后的指令电流数据作为补偿量保存在数据，并以每旋转机械角度360/N提取一个指令电流点，N为大于零的正整数；(5)采用一次均匀B样条算法对提取到的N个指令电流点进行插补运算，每次进入中断时将计算得到的力矩电流补偿值叠加到所述指令电流上；(6)将叠加后重新计算出来的指令电流再进行2N个指令电流采样点的提取，重复步骤(3)至步骤(5)；(7)将步骤(6)得到的叠加后的指令电流与电机反馈电流通过速度控制器运算后输出，并由此得到脉冲宽度调制波来控制所述永磁同步电机运行，实现所述永磁同步电机的速度波动的抑制。2.如权利要求1所述的适用于永磁同步电机的速度波动抑制方法，其特征在于：步骤(1)中，采集编码器反馈脉冲，并通过MT法计算反馈速度，由此将获得的反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宝，陈天航，李浩，唐小琦，周向东，朱思明，叶海洋，李智明，林启辉，张贺胜，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42