本發(fā)明涉及電氣傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種定子永磁型記憶電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法。

背景技術(shù)：

定子永磁型記憶電機(jī)是一類(lèi)將電樞繞組和鋁鎳鈷永磁放置于定子上的新型磁通可變永磁電機(jī)。與轉(zhuǎn)子永磁型記憶電機(jī)相比，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子既無(wú)電樞繞組又無(wú)永磁，在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子無(wú)需加固，節(jié)約了材料和成本，并且該種電機(jī)在調(diào)磁過(guò)程中采用額外的調(diào)磁繞組方便電機(jī)的調(diào)磁控制和驅(qū)動(dòng)控制。目前對(duì)定子永磁型記憶電機(jī)的研究主要集中在新拓?fù)浜托略淼确矫?，而?duì)其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究尚處于初步階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷的定子永磁型記憶電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法。

技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的定子永磁型記憶電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，包括以下步驟：

s1：根據(jù)永磁體的磁化狀態(tài)，選取ψpm(if0)、ψpm(if1)……ψpm(if(k-1))、ψpm(ifk)共k+1個(gè)永磁磁鏈，且ψpm(if(j-1))＞ψpm(ifj)，1≤j≤k，并根據(jù)直流母線電壓udc、額定相電流in、第j種磁化狀態(tài)時(shí)的交軸電感l(wèi)q(j)和永磁磁鏈ψpm(ifj)計(jì)算轉(zhuǎn)速ωej,然后將所述永磁磁鏈ψpm(if0)、ψpm(if1)……ψpm(if(k-1))、ψpm(ifk)及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速ωe0、ωe1……ωe(k-1)、ωek存儲(chǔ)于速度-永磁磁鏈表中；其中，if為調(diào)磁脈沖；

s2：當(dāng)給定轉(zhuǎn)速滿足通過(guò)比較自適應(yīng)永磁磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)的永磁磁鏈ψpmo(if)和轉(zhuǎn)速ωej對(duì)應(yīng)的永磁磁鏈ψpm(ifj)判斷永磁的調(diào)磁過(guò)程，具體包括以下步驟：

s2.11：如果ψpmo(if)小于ψpm(ifj)，則施加正向調(diào)磁脈沖使ψpmo(if)達(dá)到ψpm(ifj)，此時(shí)，調(diào)磁脈沖給定值為：

式(1)中，為充磁曲線；

s2.12：如果ψpmo(if)等于ψpm(ifj)，則不施加調(diào)磁脈沖；

s2.13：如果ψpmo(if)大于ψpm(ifj)，則施加反向調(diào)磁脈沖使ψpmo(if)達(dá)到ψpm(ifj)，此時(shí)，調(diào)磁脈沖給定值為：

式(2)中，為去磁曲線；

s3：電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ωe與給定轉(zhuǎn)速的偏差經(jīng)過(guò)速度調(diào)節(jié)器得到的信號(hào)作為轉(zhuǎn)矩給定值

s4：檢測(cè)定子永磁型記憶電機(jī)的相電流和相電壓，得到檢測(cè)值，然后根據(jù)檢測(cè)值計(jì)算定子永磁型記憶電機(jī)的轉(zhuǎn)矩實(shí)際值te和定子磁鏈實(shí)際值ψs；

s5：根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值與轉(zhuǎn)矩實(shí)際值te的差以及定子磁鏈給定值與定子磁鏈實(shí)際值ψs的差，通過(guò)空間電壓矢量調(diào)制方法使三相逆變器開(kāi)關(guān)頻率恒定，并根據(jù)步驟s2中的調(diào)磁脈沖給定值控制調(diào)磁變換器。

進(jìn)一步，所述步驟s2.11中，步驟s2.13中，

進(jìn)一步，所述步驟s2中，自適應(yīng)永磁磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)永磁磁鏈ψpmo(if)的過(guò)程如下：

s2.21：在不施加調(diào)磁脈沖時(shí)，定子永磁型記憶電機(jī)的電壓方程為：

di＝ai+bu+c(3)

式(3)中，i＝[idiq]，id為電機(jī)的直軸電流，iq為交軸電流；u＝[uduq]，ud為電機(jī)的直軸電壓，uq為交軸電壓；其中rs(j)為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)的定子相電阻，ld(j)為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)的直軸電感，lq(j)為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)的交軸電感，ωe為電角速度，d為微分算子；

s2.22：根據(jù)步驟s2.21構(gòu)造永磁磁鏈觀測(cè)器模型為：

式(4)中，為狀態(tài)電流觀測(cè)值，為直軸電流觀測(cè)值，為交軸電流觀測(cè)值；為反饋增益矩陣；其中為第j種磁化狀態(tài)時(shí)定子相電阻的實(shí)際值，為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)直軸電感的實(shí)際值，為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)交軸電感的實(shí)際值，為永磁磁鏈的實(shí)際值，h1和h2為反饋增益矩陣中待設(shè)計(jì)的元素；

s2.23：定義由式(4)減去式(3)，得到磁鏈觀測(cè)器狀態(tài)變量的偏差方程為：

式(5)中，為狀態(tài)變量偏差；

s2.24：根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性理論，式(6)所描述系統(tǒng)滿足穩(wěn)定的條件為：

s2.25：利用波波夫積分不等式求解的永磁磁鏈自適應(yīng)律為：

式(7)中，kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)；

根據(jù)步驟s2.23中的算式可得δψpm(if)和δlq的函數(shù)關(guān)系為：

s2.26：為了減小交軸電感對(duì)混合永磁磁鏈的影響，在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，反饋增益矩陣h1，h2設(shè)定為：

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)將永磁磁鏈與轉(zhuǎn)速的關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)在一個(gè)二維表中，通過(guò)查表的方式獲得給定轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的永磁磁鏈值，提高了電機(jī)的調(diào)速范圍，降低了電機(jī)參數(shù)對(duì)永磁磁鏈計(jì)算精度的影響；

2)與采用兩個(gè)滯環(huán)控制器的控制方法相比，該方法通過(guò)電壓空間矢量方法使得三相逆變器開(kāi)關(guān)頻率恒定，降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；

3)該方法克服了低速時(shí)系統(tǒng)難以精確控制，以及因轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)引起的高頻噪聲等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式中定子永磁型記憶電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法的原理框圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式中自適應(yīng)永磁磁鏈觀測(cè)器的控制框圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式中轉(zhuǎn)矩滑膜調(diào)節(jié)器和定子磁鏈滑膜調(diào)節(jié)器的框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。

本具體實(shí)施方式公開(kāi)了一種定子永磁型記憶電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，如圖1所示，包括以下步驟：

s1：根據(jù)永磁體的磁化狀態(tài)，選取ψpm(if0)、ψpm(if1)……ψpm(if(k-1))、ψpm(ifk)共k+1個(gè)永磁磁鏈，且ψpm(if(j-1))＞ψpm(ifj)，1≤j≤k，并根據(jù)直流母線電壓udc、額定相電流in、第j種磁化狀態(tài)時(shí)的交軸電感l(wèi)q(j)和永磁磁鏈ψpm(ifj)計(jì)算轉(zhuǎn)速ωej,然后將所述永磁磁鏈ψpm(if0)、ψpm(if1)……ψpm(if(k-1))、ψpm(ifk)及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速ωe0、ωe1……ωe(k-1)、ωek存儲(chǔ)于速度-永磁磁鏈表中；其中，if為調(diào)磁脈沖；

s2：當(dāng)給定轉(zhuǎn)速滿足通過(guò)比較自適應(yīng)永磁磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)的永磁磁鏈ψpmo(if)和轉(zhuǎn)速ωej對(duì)應(yīng)的永磁磁鏈ψpm(ifj)判斷永磁的調(diào)磁過(guò)程，具體包括以下步驟：

s2.11：如果ψpmo(if)小于ψpm(ifj)，則施加正向調(diào)磁脈沖使ψpmo(if)達(dá)到ψpm(ifj)，此時(shí)，調(diào)磁脈沖給定值為：

式(1)中，為充磁曲線；

s2.12：如果ψpmo(if)等于ψpm(ifj)，則不施加調(diào)磁脈沖；

s2.13：如果ψpmo(if)大于ψpm(ifj)，則施加反向調(diào)磁脈沖使ψpmo(if)達(dá)到ψpm(ifj)，此時(shí)，調(diào)磁脈沖給定值為：

式(2)中，為去磁曲線；

s3：電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速ωe與給定轉(zhuǎn)速的偏差經(jīng)過(guò)速度調(diào)節(jié)器得到的信號(hào)作為轉(zhuǎn)矩給定值

s4：采集電機(jī)主電路相電壓ua、ub、uc和相電流ia、ib及調(diào)磁繞組的調(diào)磁脈沖if，所述相電壓經(jīng)clark和park變換可得兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電壓ud和q軸電壓uq，所述相電流經(jīng)clark和park變換可得兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流id和q軸電流iq；檢測(cè)定子永磁型記憶電機(jī)的相電流和相電壓，得到檢測(cè)值，然后根據(jù)檢測(cè)值計(jì)算定子永磁型記憶電機(jī)的轉(zhuǎn)矩實(shí)際值te和定子磁鏈實(shí)際值ψs：

式(3)中，p為電機(jī)的極對(duì)數(shù)；

s5：根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值與轉(zhuǎn)矩實(shí)際值te的差以及定子磁鏈給定值與定子磁鏈實(shí)際值ψs的差，通過(guò)空間電壓矢量調(diào)制方法使三相逆變器開(kāi)關(guān)頻率恒定，并根據(jù)步驟s2中的調(diào)磁脈沖給定值控制調(diào)磁變換器。具體地，步驟s5包括以下步驟：

s5.1：根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定值與轉(zhuǎn)矩實(shí)際值te的差δt以及定子磁鏈給定值與定子磁鏈實(shí)際值ψs的差δψ，分別經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩滑膜調(diào)節(jié)器和定子磁鏈滑膜調(diào)節(jié)器的作用后得到信號(hào)和

s5.2：步驟s5.1中的轉(zhuǎn)矩滑膜調(diào)節(jié)器和定子磁鏈滑膜調(diào)節(jié)器如圖3所示，轉(zhuǎn)矩偏差δt和定子磁鏈偏差δψ與轉(zhuǎn)矩滑膜調(diào)節(jié)器和定子磁鏈滑膜調(diào)節(jié)器輸出和的關(guān)系為

式(4)中，kp和ki分別為轉(zhuǎn)矩滑膜調(diào)節(jié)器和定子磁鏈滑膜調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分系數(shù)；

s5.3：將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直軸電壓和交軸電壓經(jīng)dq/αβ變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下α軸電壓uα和β軸電壓uβ，將uα和uβ及直流母線電壓udc輸入到空間矢量脈沖寬度調(diào)制單元(svpwm)，運(yùn)算輸出的六路脈沖調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三相逆變器的功率管；同時(shí)，將調(diào)磁脈沖if與調(diào)磁脈沖給定值一起送入pwm生成模塊生成能夠驅(qū)動(dòng)調(diào)磁變換器功率管的pwm信號(hào)。

步驟s2.11中，步驟s2.13中，

步驟s2中，如圖2所示，自適應(yīng)永磁磁鏈觀測(cè)器觀測(cè)永磁磁鏈ψpmo(if)的過(guò)程如下：

s2.21：在不施加調(diào)磁脈沖時(shí)，定子永磁型記憶電機(jī)的電壓方程為：

di＝ai+bu+c(4)

式(4)中，i＝[idiq]，id為電機(jī)的直軸電流，iq為交軸電流；u＝[uduq]，ud為電機(jī)的直軸電壓，uq為交軸電壓；其中rs(j)為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)的定子相電阻，ld(j)為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)的直軸電感，lq(j)為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)的交軸電感，ωe為電角速度，d為微分算子；

s2.22：根據(jù)步驟s2.21構(gòu)造永磁磁鏈觀測(cè)器模型為：

式(5)中，為狀態(tài)電流觀測(cè)值，為直軸電流觀測(cè)值，為交軸電流觀測(cè)值；為反饋增益矩陣；其中為第j種磁化狀態(tài)時(shí)定子相電阻的實(shí)際值，為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)直軸電感的實(shí)際值，為電機(jī)在第j種磁化狀態(tài)時(shí)交軸電感的實(shí)際值，為永磁磁鏈的實(shí)際值，h1和h2為反饋增益矩陣中待設(shè)計(jì)的元素；

s2.23：定義由式(5)減去式(4)，得到磁鏈觀測(cè)器狀態(tài)變量的偏差方程為：

式(6)中，為狀態(tài)變量偏差；

s2.24：根據(jù)波波夫超穩(wěn)定性理論，式(7)所描述系統(tǒng)滿足穩(wěn)定的條件為：

s2.25：利用波波夫積分不等式求解的永磁磁鏈自適應(yīng)律為：

式(8)中，kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)；

根據(jù)步驟s2.23中的算式可得δψpm(if)和δlq的函數(shù)關(guān)系為：

s2.26：為了減小交軸電感對(duì)混合永磁磁鏈的影響，在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，反饋增益矩陣h1，h2設(shè)定為：