三相不对称故障下的PMSM转速转矩脉动抑制方法技术

本发明专利技术公开一种三相不对称故障下的永磁同步电机转速、转矩脉动抑制方法，根据故障状态下，转速、转矩周期性脉动振荡的特点，本发明专利技术所述方法设计一种基于转子位置的迭代学习控制器，构造一种带遗忘因子的闭环迭代学习律，并对迭代学习控制器进行收敛性分析。通过对交轴参考电流iqref进行周期性补偿，实现转速、转矩紧紧跟随给定值。本发明专利技术所述方法不仅适用于故障状态下电机恒速运转，对于变速运行时转速、转矩的周期性振荡也有良好的抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
三相不对称故障下的PMSM转速转矩脉动抑制方法
本专利技术涉及新能源汽车电机驱动领域，具体涉及一种三相不对称故障下的永磁同步电机转速转矩脉动抑制方法。
技术介绍
近年来，随着人们对环保理念认识的不断加深，各国政府大力发展与支持新能源电动汽车。永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM）以其高转矩密度、高功率密度与高性能等优点，广泛应用于新能源汽车中。当永磁同步电机发生三相不对称故障时，转速、转矩会发生脉动振荡，进而影响汽车整车的安全性，甚至会发生危及人身安全的悲剧，造成不可挽回的严重后果。到目前为止，转速转矩脉动抑制的方法主要集中在对称状态下电机的数学模型中，对于三相定子绕组不对称运行的电机未做过多研究与分析。而且，传统意义上的永磁同步电机脉动抑制主要是基于时域的迭代学习控制策略（IterativeLearningControl，ILC），其迭代周期一般与转子旋转周期成正比，所以仅局限于恒速运动。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种永磁同步电机三相定子绕组不对称故障状态下转速、转矩脉动抑制方法，无论转速如何变化，都可以实现脉动抑制。附图说明图1为基于转子位置的ILC转速、转矩脉动抑制矢量控制总体框图。图2为基于转子位置的迭代学习控制器的框图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术进行详细的描述。本专利技术所述三相不对称故障下的永磁同步电机转速转矩脉动抑制方法，包括如下步骤。S01)选取迭代周期通过对永磁同步电机转速和转矩的转矩振荡分析可以发现，无论转速如何变化，三相不对称状态下运行时的转速和转矩与转子位置θm存在周期性的关系。考虑到转速、转矩脉动振荡是θm的周期性函数，本专利技术所述方法设计一种基于转子位置的迭代学习控制器。基于转子位置的ILC转速、转矩脉动抑制矢量控制总体框图如图1所示，与正常的矢量控制不同，速度环处并联一个与转子位置θm有关的迭代学习控制器，对参考q轴参考电流iqref进行周期性补偿。S02)构造学习律本专利技术的ILC构造了一种带遗忘因子的PI型闭环迭代学习律，表示为：（1）式（1）中，α是遗忘因子，α∈[0,1]；Δiq,k+1(θm)和Δiq,k(θm)分别表示第k+1次和k次迭代时q轴参考补偿电流，ek+1(θm)是第k+1次迭代时电机转速偏差，θm为电机转过的机械角度，θm∈[0,2π]，下标k是迭代次数，k=1,2,3…；K0和K1分别为ek+1(θm)的比列项和积分项的学习增益。基于转子位置的迭代学习控制器的框图如图2所示，nr*和nr,k+1分别是rpm单位下的期望转速和第k+1次迭代时电机转速反馈值；en,k+1(θm)和ek+1(θm)分别是第k+1次迭代时rpm和rad/s单位下的电机转速误差；K3=π/30；Memory为存储器，用来存储k次迭代时的补偿电流。S03)确定收敛条件当电机摩擦系数为0时，根据运动方程可以构造以下函数：（2）其中，ωr,k(θm)是电机转速；J是电机转动惯量；TL是负载转矩；yk(θm)系统输出；b=3pnΨf/2；pn为电机极对数；Ψf为永磁体磁链。由式（2）得：（3）跟踪误差为：（4）式（4）中，ωr*(θm)和ωr,k(θm)分别是rad/s单位下的期望转速和第k+1次迭代时电机转速反馈值。由式（2）、式（3）和式（4）得：（5）由式（5）可得：（6）根据无穷范数的定义和绝对值不等式定理可得：（7）对式（7）进行整理可得：（8）ILC收敛，式（8）必须满足以下两个约束条件：a）和收敛；b）令，则|λ|<1;显然，和收敛于常数C1和C2，其中，C1∈[0,2π]且C2∈[0,2π]，所以满足约束条件a；综上可知，基于转子位置的迭代学习控制器收敛只需要满足条件b，该约束条件可以化简为：（9）遗忘因子α的取值范围一般在0.05~0.1之间，用来保证系统控制器的鲁棒性；合理的K0和K1既要保证学习收敛，也要保证收敛速度。以上描述的仅仅是本专利技术的基本原理，本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和替换，属于本专利技术的保护范畴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相不对称故障下的PMSM转速转矩脉动抑制方法，其特征在于：包括以下方法：S01)考虑到转速、转矩脉动振荡是

【技术特征摘要】
1.一种三相不对称故障下的PMSM转速转矩脉动抑制方法，其特征在于：包括以下方法：S01)考虑到转速、转矩脉动振荡是θm的周期性函数，本发明所述方法设计一种基于转子位置的迭代学习控制器；基于转子位置的ILC转速、转矩脉动抑制矢量控制总体框图如图1所示，与正常的矢量控制不同，速度环处并联一个与转子位置θm有关的迭代学习控制器，对参考q轴参考电流iqref进行周期性补偿；S02)本发明所述方法构造了一种带遗忘因子的PI型闭环迭代学习律，表示为：（1）式（1）中，α是遗忘因子，α∈[0,1]；Δiq,k+1(θm)和Δiq,k(θm)分别表示第k+1次和k次迭代时q轴参考补偿电流，ek+1(θm)是第k+1次迭代时电机转速偏差，θm为电机转过的机械角度，θm∈[0,2π]，下标k是迭代次数，k=1,2,3…；K0和K1分别为ek+1(θm)的比列项和积分项的学习增益；S03)确定收敛条件当电机摩擦系数为0时，根据运动方程可以构造以下函...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，房文静，王中华，王冬雪，王天和，邰嘉翔，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37