一种可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法，最优谐波电流计算环节包含离线转矩约束方程的分析以及在线电流谐波参考值的更新，保证不同负载工况下良好的转矩脉动抑制性能；谐波电流提取环节是提取三次电流谐波的正交幅值，实现实际电流中直流分量和谐波分量的分离；谐波电流控制环节是控制三次电流谐波的正交幅值，而并非幅值和相角，实现电流谐波的无静差跟踪

【技术实现步骤摘要】
一种可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法


[0001]本专利技术属于电机控制领域，具体是一种可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法
。

技术介绍

[0002]可变磁通磁阻电机是一种新型的电励磁双凸极电机，其电枢绕组和励磁绕组均缠绕在定子齿上，转子由多层硅钢片堆叠而成，具有结构坚固
、
散热性能好
、
调速范围宽和制作成本低等优点，在电动汽车和轨道交通等领域有良好的应用前景
。
[0003]转矩脉动问题对电机的平稳运行十分重要，在通常情况下，电励磁双凸极电机采用三相三状态
、
三相六状态和三相九状态等基于方波驱动的控制策略，导致电机在换相区存在明显的转矩脉动问题
。
为解决换向转矩脉动问题，现有技术通过将电枢绕组和励磁绕组并联为集成绕组，并在集成绕组中通入包含直流分量和正弦波分量的相电流，能解决换向转矩脉动问题，同时提高电机的转矩输出能力
。
但是，受到反电动势二次谐波的限制，电机在非换相区仍有较大的转矩脉动，存在非换相转矩脉动
。
[0004]谐波注入法是一种抑制非换相转矩脉动的常用方法，通过让平均转矩波动能抵消原本的转矩脉动
。
在现有的谐波注入技术中，申请号为
202111547848.2
的文献公开了一种永磁同步电机转矩脉动抑制方法，该方法不改变永磁体磁场，通过仅在电枢绕组中注入电流谐波以消除转矩脉动
。
申请号为
202011618514.5
的文献公开了一种
12/10
极结构的电励磁双凸极电机的转矩脉动抑制方法，该方法不改变电枢绕组正弦波的驱动方式，通过仅在励磁绕组中注入电流谐波以减小转矩脉动
。
但是，在可变磁通磁阻电机的电枢绕组和励磁绕组并联的条件下，不能只将电流谐波注入到电枢绕组或只将电流谐波注入到励磁绕组，而需要将电流谐波注入到集成绕组
。
因此，通过谐波注入法抑制可变磁通磁阻电机的转矩脉动仍是一个待研究的问题
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法
。
[0006]本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤
1、
根据可变磁通磁阻电机模型的有限元仿真结果，对电枢绕组和励磁绕组并联后形成的集成绕组的相自感进行傅里叶谐波分析，将电感方程表示为直流分量
L0、
基波分量
L1、
二次谐波分量
L2、
三次谐波分量
L3以及四次谐波分量
L4叠加的形式；
[0008]步骤
2、
将旋转坐标系下带有三次电流谐波的电流方程转化到静止坐标系下；然后在静止坐标系下，将静止坐标系下带有三次电流谐波的电流方程和步骤1的电感方程带入基础的转矩方程中，分析在集成绕组中注入三次电流谐波对转矩脉动的影响，进而建立三阶转矩脉动的约束方程；再求解三阶转矩脉动的约束方程，得到0轴电流参考值的三次电流谐波的正弦分量的幅值
i
0sin
‑
ref
和0轴电流参考值的三次电流谐波的余弦分量的幅值
i
0cos
‑
ref
；
[0009]步骤
3、dq0
轴实际电流
i
d
、i
q
、i0通过坐标变换得到输出量，输出量中包含直流分量和谐波分量；再通过低通滤波器提取直流分量，直流分量为
dq0
轴实际电流的三次电流谐波的正弦分量的幅值
i
dsin
、i
qsin
、i
0sin
和
dq0
轴实际电流的三次电流谐波的余弦分量的幅值
i
dcos
、i
qcos
、i
0cos
；然后通过
dq0
轴实际电流
i
d
、i
q
、i0分别对应减去各自的
dq0
轴实际电流的三次电流谐波的正弦分量和余弦分量，得到
dq0
轴实际电流的直流分量
i
dF
、i
qF
、i
0F
；
[0010]步骤
4、
通过比例积分控制器实现
i
dsin
、i
qsin
、i
0sin
对
dq0
轴电流参考值的三次电流谐波的正弦分量的幅值
i
dsin
‑
ref
、i
qsin
‑
ref
、i
0sin
‑
ref
的准确跟踪，以及实现
i
dcos
、i
qcos
、i
0cos
对
dq0
轴电流参考值的三次电流谐波的余弦分量的幅值
i
dcos
‑
ref
、i
qcos
‑
ref
、i
0cos
‑
ref
的准确跟踪，得到
dq0
轴的三次电压谐波参考值
u
dh
‑
ref
、u
qh
‑
ref
、u
0h
‑
ref
；同时通过比例积分控制器实现
i
dF
、i
qF
、i
0F
对
dq0
轴电流参考值的直流分量
i
dF
‑
ref
、i
qF
‑
ref
、i
0F
‑
ref
的准确跟踪，得到
dq0
轴的电压参考值的直流分量
u
dF
‑
ref
、u
qF
‑
ref
、u
0F
‑
ref
；再通过将
u
dh
‑
ref
、u
qh
‑
ref
、u
0h
‑
ref
和
u
dF
‑
ref
、u
qF
‑
ref
、u
0F
‑
ref
对应相加，得到
dq0
轴的电压参考值
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
中，静止坐标系下带有三次电流谐波的电流方程为：式
(3)
中，
i
a
、i
b
、i
c
为三相电流
。5.
根据权利要求1所述的可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法，其特征在于，步骤2中，三阶转矩脉动的约束方程为：
6.
根据权利要求5所述的可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法，其特征在于，步骤2中，通过求解式
(5)
，得到0轴电流参考值的三次电流谐波的正弦分量的幅值
i
0sin
‑
ref
和余弦分量的幅值
i
0cos
‑
ref
，如式
(6)
所示：式
(6)
中，
i
dsin
‑
ref
、i
qsin
‑
ref
、i
0sin
‑
ref
为
dq0
轴电流参考值的三次电流谐波的正弦分量的幅值；
i
dcos
‑
ref
、i
qcos
‑
ref
、i
0cos
‑
ref
为
dq0
轴电流参考值的三次电流谐波的余弦分量的幅值；
i
qF
‑
ref
、i
0F
‑
ref
分别为
q
轴和0轴电流参考值的直流分量
。7.
根据权利要求1所述的可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法，其特征在于，步骤3中，以0轴为例，坐标变换表示为：同理可得
dq
轴的坐标变换
。
8.
根据权利要求1所述的可变磁通磁阻电机的转矩脉动抑制方法，其特征在于，步骤3中，以0轴为例，通过0轴实际电流
i0减去0轴实际电流的三次电流谐波的正弦分量
i
0sin
sin(3
θ
e
)
和余弦分量
i

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，李天予，于飞，冯开杰，曲华龙，
申请(专利权)人：威海奥文电机有限公司，
类型：发明
国别省市：