本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法、永磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、效率高、運(yùn)行可靠、調(diào)速范圍寬、動(dòng)靜態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于交流傳動(dòng)系統(tǒng)。而永磁同步電機(jī)工作時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩是否穩(wěn)定是衡量電機(jī)性能的關(guān)鍵因素，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)引起振動(dòng)和噪聲，加大電機(jī)的機(jī)械磨損，使其在高精度場(chǎng)合的應(yīng)用受到限制，同時(shí)，轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)會(huì)引起轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速控制精度下降。

氣隙磁通中諧波的存在是永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的一個(gè)主要原因。在實(shí)際的永磁同步電機(jī)中，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體制造公差的限制，理想的正弦氣隙磁通密度分布很難實(shí)現(xiàn)。當(dāng)不理想的轉(zhuǎn)子正弦磁通密度和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用時(shí)便會(huì)產(chǎn)生周期性的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波，諧波會(huì)導(dǎo)致電流波形畸變，從而增加電機(jī)的振動(dòng)和噪聲，一般地，從控制策略入手，通過(guò)控制加在電機(jī)定子繞組上的電壓或電流波形來(lái)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。然而，現(xiàn)有方案中控制策略對(duì)諧波電流抑制一般采用模型預(yù)測(cè)控制，對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)調(diào)節(jié)變得很困難，并且還存在電流過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致誤補(bǔ)償?shù)娜毕?，抑制效果較差。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題，目前尚未提出有效地解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法、永磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法，該方法包括：

獲取永磁同步電機(jī)u、v、w三相中vu線電壓uvu以及wu線電壓uwu；

根據(jù)線電壓uvu、線電壓uwu計(jì)算永磁同步電機(jī)u、v、w三相反電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew；

獲取永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)計(jì)算的永磁同步電機(jī)三相反電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew以及獲取的轉(zhuǎn)速確定永磁同步電機(jī)的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq；

根據(jù)確定的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值δud、δuq；

根據(jù)提取的諧波補(bǔ)償值δud、δuq對(duì)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行諧波補(bǔ)償，以減少電機(jī)速度波動(dòng)。

進(jìn)一步地，根據(jù)計(jì)算的永磁同步電機(jī)三相反電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew以及獲取的轉(zhuǎn)速確定永磁同步電機(jī)的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq，包括：

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，確定d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq如下：

其中，ld、lq為永磁同步電機(jī)的d軸、q軸電感；id、iq為通過(guò)電流傳感器測(cè)量后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換得到的d、q軸電流值；ψf為永磁體產(chǎn)生的基波磁鏈，ψ5、ψ7、ψ11、ψ13表示5次、7次、11次、13次諧波磁鏈；θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角度；

根據(jù)確定的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq，確定6次諧波的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq：

進(jìn)一步地，根據(jù)確定的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值δud、δuq，包括：

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，確定電壓方程如下：

其中，r是電機(jī)的定子內(nèi)阻，ω為電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度；

根據(jù)電壓方程，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，確定6次諧波的電磁轉(zhuǎn)矩：

其中，pn為電機(jī)極對(duì)數(shù)；

確定諧波補(bǔ)償量為：

根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的另一方面，提供了一種磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置，該裝置包括：

檢測(cè)部，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；

計(jì)算部，用于根據(jù)檢測(cè)部檢測(cè)的永磁同步電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)以及永磁同步電機(jī)的屬性參數(shù)，計(jì)算諧波補(bǔ)償量；

輸出部，用于將計(jì)算部計(jì)算的諧波補(bǔ)償量輸出至永磁同步電機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)，以便永磁同步電機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)根據(jù)諧波補(bǔ)償量進(jìn)行補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，檢測(cè)部包括：

兩個(gè)電壓檢測(cè)探頭，分別用于測(cè)量永磁同步電機(jī)u、v、w三相中線電壓uvu以及線電壓uwu；

速度傳感器，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的實(shí)時(shí)速度ω；

電流傳感器，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的相電流iv、iw。

進(jìn)一步地，計(jì)算部包括：

運(yùn)算電路，與電壓檢測(cè)探頭、速度傳感器連接，用于根據(jù)電壓檢測(cè)探頭檢測(cè)的線電壓和速度傳感器檢測(cè)的實(shí)時(shí)速度計(jì)算輸出反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；

放大電路，與運(yùn)算電路連接，用于通過(guò)內(nèi)置負(fù)反饋放大器對(duì)計(jì)算電路輸出的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行放大，并返回至運(yùn)算電路，運(yùn)算電路還用于將放大電路返回的信號(hào)去除磁鏈中的基波分量；

諧波函數(shù)發(fā)生器，與運(yùn)算電路連接，用于將運(yùn)算電路輸出的去除磁鏈中的基波分量的信號(hào)中剩余諧波分量進(jìn)行正弦量和余弦量的分離，確定諧波補(bǔ)償值δud、δuq。

進(jìn)一步地，其特征在于，輸出部包括：

兩個(gè)輸出探頭，用于分別輸出諧波補(bǔ)償值δud、δuq至永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，以便完成永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，該裝置還包括：

存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)永磁同步電機(jī)的屬性參數(shù)，其中，屬性參數(shù)包括：電感l(wèi)d和lq、基波磁鏈ψf、定子電阻r。

進(jìn)一步地，該裝置還包括：

過(guò)流保護(hù)電路，與電流傳感器連接，用于根據(jù)電流傳感器檢測(cè)的電流對(duì)永磁同步電機(jī)諧波補(bǔ)償裝置進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。

根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有一個(gè)或者多個(gè)程序，一個(gè)或者多個(gè)程序可被一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)上述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法。

在本發(fā)明中，提供了一種應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的新的補(bǔ)償方案，通過(guò)d軸磁鏈和q軸磁鏈提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值，這種補(bǔ)償方案工程上簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題，降低了對(duì)永磁同步電機(jī)補(bǔ)償控制的復(fù)雜度。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法的一種可選的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法中含諧波補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)系統(tǒng)控制框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法中一種速度波形圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法中一種轉(zhuǎn)速波動(dòng)放大圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置的一種可選的結(jié)構(gòu)框圖；以及

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置的另一種可選的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

實(shí)施例1

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法可以應(yīng)用在永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償控制系統(tǒng)中，在進(jìn)行實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)可實(shí)現(xiàn)其功能的硬件裝置實(shí)現(xiàn)，例如：本申請(qǐng)中提供的永磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置，同時(shí)，也可將上述方法寫入一個(gè)或多個(gè)程序，存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上，該一個(gè)或者多個(gè)程序可被一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行。圖1示出上述方法的一種可選的流程圖，如圖1所示，該永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法可以包括以下步驟：

s101，獲取永磁同步電機(jī)u、v、w三相中vu線電壓uvu以及wu線電壓uwu；

s102，根據(jù)線電壓uvu、線電壓uwu計(jì)算永磁同步電機(jī)u、v、w三相反電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew；

s103，獲取永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)計(jì)算的永磁同步電機(jī)三相反電動(dòng)勢(shì)eu、ev、ew以及獲取的轉(zhuǎn)速確定永磁同步電機(jī)的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq；

s104，根據(jù)確定的d軸磁鏈ψd、q軸磁鏈ψq提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值δud、δuq；

s105，根據(jù)提取的諧波補(bǔ)償值δud、δuq對(duì)永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行諧波補(bǔ)償，以減少電機(jī)速度波動(dòng)。

在本發(fā)明的上述實(shí)施方式中，提供了一種應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的新的補(bǔ)償方案，通過(guò)d軸磁鏈和q軸磁鏈提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值，這種補(bǔ)償方案工程上簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題，降低了對(duì)永磁同步電機(jī)補(bǔ)償控制的復(fù)雜度。

在搭建永磁同步電機(jī)(pmsm)的理想模型時(shí)，通常認(rèn)為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在氣隙中為理想的正弦分布；但實(shí)際上由于電機(jī)永磁體制造及工藝上的限制，永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)諧波含量很大，實(shí)際轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)不是理想正弦分布的。

測(cè)定永磁體磁場(chǎng)的氣隙諧波的具體測(cè)量步驟參見(jiàn)圖1，首先將電機(jī)置于試驗(yàn)臺(tái)上，保持被測(cè)的永磁同步電機(jī)定子三相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，使u相繞組接地，分別用分壓探頭測(cè)量vu和wu的線電壓，此時(shí)拖動(dòng)被測(cè)的永磁同步電機(jī)運(yùn)行，優(yōu)選地，在1200r/min的勻速狀態(tài)下運(yùn)行，然后用示波器采集這兩路電壓測(cè)量值。此時(shí)示波器采集到的兩路電壓值分別為vu和wu的線電壓。然后根據(jù)這兩個(gè)線電壓換算出三相反電動(dòng)勢(shì)，將反電動(dòng)勢(shì)除以速度后得到磁鏈的諧波值。

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d-q軸系)下，直、交軸磁鏈可以表示為

式中，ψd、ψq為pmsm的直軸(d軸)磁鏈和交軸(q軸)磁鏈；ld、lq為pmsm的d、q軸電感；id、iq為通過(guò)電流傳感器測(cè)量后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換得到的d、q軸電流值。ψf為永磁體產(chǎn)生的基波磁鏈，ψ5、ψ7表示5次、7次諧波磁鏈。θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角度。

對(duì)磁鏈諧波進(jìn)行快速傅里葉算法(fft)分析，可知諧波含量主要是6次諧波，這是因?yàn)樵谌囔o止坐標(biāo)系上的5次、7次諧波變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上就成了6次諧波。由(1)式可知，包括6次諧波的d、q軸磁鏈為

式中，ψd6、ψq6為高階磁鏈幅值。

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，電壓方程為

式中，r是電機(jī)的定子內(nèi)阻，ω為電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度。

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，帶有6次諧波的電磁轉(zhuǎn)矩為

式中，pn為電機(jī)極對(duì)數(shù)。

根據(jù)式(3)，得出圖1中的諧波補(bǔ)償量為

圖2中的坐標(biāo)變換包括三相靜止坐標(biāo)(abc坐標(biāo))系到兩相靜止坐標(biāo)(αβ坐標(biāo))系的變換和αβ坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)(dq坐標(biāo))系的變換。其中，由abc坐標(biāo)系到αβ坐標(biāo)系的變換為clarke變換，也稱3s/2s變換，即

由αβ坐標(biāo)系到dq坐標(biāo)系的變換為park變換，也稱2s/2r變換，即

式(6)對(duì)應(yīng)的逆變換為

式(7)對(duì)應(yīng)的逆變換為

圖2示出一種含諧波補(bǔ)償?shù)膒msm控制框圖，根據(jù)圖2所示，用matlab搭建仿真框圖，速度波形見(jiàn)圖3和圖4，其中，圖3為在0.3秒加入諧波補(bǔ)償?shù)乃俣炔ㄐ?。而在圖4可以看出，加入諧波補(bǔ)償后，速度波動(dòng)由原來(lái)的4.17％減少為0.75％，說(shuō)明本發(fā)明的方法能抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，減少轉(zhuǎn)速波動(dòng)，效果較好。

根據(jù)本實(shí)施例的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有一個(gè)或者多個(gè)程序，一個(gè)或者多個(gè)程序可被一個(gè)或者多個(gè)處理器執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)上述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法。

在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，提供了一種應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的新的補(bǔ)償方案，通過(guò)d軸磁鏈和q軸磁鏈提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值，這種補(bǔ)償方案工程上簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題，降低了對(duì)永磁同步電機(jī)補(bǔ)償控制的復(fù)雜度。

實(shí)施例2

基于上述實(shí)施例1中提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償方法，本發(fā)明可選的實(shí)施例2還提供了一種永磁同步電機(jī)補(bǔ)償裝置，具體來(lái)說(shuō)，圖5示出該裝置的一種可選的結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示，該裝置包括：

檢測(cè)部50，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；

計(jì)算部51，用于根據(jù)檢測(cè)部檢測(cè)的永磁同步電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)以及永磁同步電機(jī)的屬性參數(shù)，計(jì)算諧波補(bǔ)償量；

輸出部52，用于將計(jì)算部計(jì)算的諧波補(bǔ)償量輸出至永磁同步電機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)，以便永磁同步電機(jī)補(bǔ)償系統(tǒng)根據(jù)諧波補(bǔ)償量進(jìn)行補(bǔ)償。

在本發(fā)明的上述實(shí)施方式中，提供了一種應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的新的補(bǔ)償方案，通過(guò)d軸磁鏈和q軸磁鏈提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值，這種補(bǔ)償方案工程上簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題，降低了對(duì)永磁同步電機(jī)補(bǔ)償控制的復(fù)雜度。

進(jìn)一步地，如圖6所示，檢測(cè)部包括：

兩個(gè)電壓檢測(cè)探頭501，分別用于測(cè)量永磁同步電機(jī)u、v、w三相中線電壓uvu以及線電壓uwu；

速度傳感器502，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的實(shí)時(shí)速度ω；

電流傳感器503，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的相電流iv、iw。

進(jìn)一步地，如圖6所示，計(jì)算部51包括：

運(yùn)算電路511，與電壓檢測(cè)探頭、速度傳感器連接，用于根據(jù)電壓檢測(cè)探頭檢測(cè)的線電壓和速度傳感器檢測(cè)的實(shí)時(shí)速度計(jì)算輸出反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；

放大電路512，與運(yùn)算電路連接，用于通過(guò)內(nèi)置負(fù)反饋放大器對(duì)計(jì)算電路輸出的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行放大，并返回至運(yùn)算電路，運(yùn)算電路還用于將放大電路返回的信號(hào)去除磁鏈中的基波分量；

諧波函數(shù)發(fā)生器513，與運(yùn)算電路連接，用于將運(yùn)算電路輸出的去除磁鏈中的基波分量的信號(hào)中剩余諧波分量進(jìn)行正弦量和余弦量的分離，確定諧波補(bǔ)償值δud、δuq。

進(jìn)一步地，其特征在于，輸出部52包括：

兩個(gè)輸出探頭521，用于分別輸出諧波補(bǔ)償值δud、δuq至永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，以便完成永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，該裝置還包括：

存儲(chǔ)器(圖中未示出)，用于存儲(chǔ)永磁同步電機(jī)的屬性參數(shù)，其中，屬性參數(shù)包括：電感l(wèi)d和lq、基波磁鏈ψf、定子電阻r。

進(jìn)一步地，如圖2所示，該裝置還包括：

過(guò)流保護(hù)電路530，與電流傳感器連接，用于根據(jù)電流傳感器檢測(cè)的電流對(duì)永磁同步電機(jī)諧波補(bǔ)償裝置進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。

下面對(duì)上述裝置的具體實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行如下說(shuō)明：

在搭建永磁同步電機(jī)(pmsm)的理想模型時(shí)，通常認(rèn)為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在氣隙中為理想的正弦分布；但實(shí)際上由于電機(jī)永磁體制造及工藝上的限制，永磁體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)諧波含量很大，實(shí)際轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)不是理想正弦分布的。

測(cè)定永磁體磁場(chǎng)的氣隙諧波的具體測(cè)量步驟參見(jiàn)圖1，首先將電機(jī)置于試驗(yàn)臺(tái)上，保持被測(cè)的永磁同步電機(jī)定子三相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，使u相繞組接地，分別用分壓探頭測(cè)量vu和wu的線電壓，此時(shí)拖動(dòng)被測(cè)的永磁同步電機(jī)運(yùn)行，優(yōu)選地，在1200r/min的勻速狀態(tài)下運(yùn)行，然后用示波器采集這兩路電壓測(cè)量值。此時(shí)示波器采集到的兩路電壓值分別為vu和wu的線電壓。然后根據(jù)這兩個(gè)線電壓換算出三相反電動(dòng)勢(shì)，將反電動(dòng)勢(shì)除以速度后得到磁鏈的諧波值。

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d-q軸系)下，直、交軸磁鏈可以表示為

式中，ψd、ψq為pmsm的直軸(d軸)磁鏈和交軸(q軸)磁鏈；ld、lq為pmsm的d、q軸電感；id、iq為通過(guò)電流傳感器測(cè)量后經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換得到的d、q軸電流值。ψf為永磁體產(chǎn)生的基波磁鏈，ψ5、ψ7表示5次、7次諧波磁鏈。θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角度。

對(duì)磁鏈諧波進(jìn)行快速傅里葉算法(fft)分析，可知諧波含量主要是6次諧波，這是因?yàn)樵谌囔o止坐標(biāo)系上的5次、7次諧波變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上就成了6次諧波。由(1)式可知，包括6次諧波的d、q軸磁鏈為

式中，ψd6、ψq6為高階磁鏈幅值。

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，電壓方程為

式中，r是電機(jī)的定子內(nèi)阻，ω為電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度。

在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，帶有6次諧波的電磁轉(zhuǎn)矩為

式中，pn為電機(jī)極對(duì)數(shù)。

根據(jù)式(3)，得出圖1中的諧波補(bǔ)償量為

圖2中的坐標(biāo)變換包括三相靜止坐標(biāo)(abc坐標(biāo))系到兩相靜止坐標(biāo)(αβ坐標(biāo))系的變換和αβ坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)(dq坐標(biāo))系的變換。其中，由abc坐標(biāo)系到αβ坐標(biāo)系的變換為clarke變換，也稱3s/2s變換，即

由αβ坐標(biāo)系到dq坐標(biāo)系的變換為park變換，也稱2s/2r變換，即

式(6)對(duì)應(yīng)的逆變換為

式(7)對(duì)應(yīng)的逆變換為

圖2示出一種含諧波補(bǔ)償?shù)膒msm控制框圖，根據(jù)圖2所示，用matlab搭建仿真框圖，速度波形見(jiàn)圖3和圖4，其中，圖3為在0.3秒加入諧波補(bǔ)償?shù)乃俣炔ㄐ?。而在圖4可以看出，加入諧波補(bǔ)償后，速度波動(dòng)由原來(lái)的4.17％減少為0.75％，說(shuō)明本發(fā)明的方法能抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，減少轉(zhuǎn)速波動(dòng)，效果較好。

從以上描述中可以看出，在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的新的補(bǔ)償方案，通過(guò)d軸磁鏈和q軸磁鏈提取對(duì)應(yīng)諧波補(bǔ)償值，這種補(bǔ)償方案工程上簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中抑制永磁同步電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)帶有不同程度的諧波過(guò)程中，方案較為復(fù)雜的問(wèn)題，降低了對(duì)永磁同步電機(jī)補(bǔ)償控制的復(fù)雜度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說(shuō)明書及實(shí)踐這里公開(kāi)的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未發(fā)明的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說(shuō)明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。