永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置，該裝置的電機位置傳感器采集永磁同步電機轉(zhuǎn)子絕對位置信息并將其輸出到電機控制單元；電機控制單元的基波電壓控制信號和諧波電壓控制信號輸出分別連接到基波電流控制逆變器、諧波電流控制逆變器；基波電流控制逆變器和諧波電流控制逆變器的輸出連接到永磁同步電機；基波相電流傳感器設(shè)置于基波電流控制逆變器與永磁同步電機之間的線路上，且其輸出連接到電機控制單元；諧波相電流傳感器設(shè)置于諧波電流控制逆變器與永磁同步電機之間的線路上，且其輸出連接到電機控制單元。本實用新型通過對諧波電流的直接控制可以有效抑制轉(zhuǎn)矩波動，提高轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定性。
【專利說明】
永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電機驅(qū)動控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于諧波電流注入的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的電機驅(qū)動控制系統(tǒng)由逆變器、電機控制和電動機三部分組成。逆變器通過保險絲和繼電器與動力電池或與其他類型電源相連，通過脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電用于驅(qū)動負載。在電動機上裝有檢測電機位置的傳感器。在逆變器設(shè)備和電動機之間設(shè)有電流傳感器用于檢測三相電流。通過空間矢量變換將三相靜止坐標(biāo)系相電流轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的直交軸電流，從而達到類似直流電機磁鏈和轉(zhuǎn)矩相解耦的控制。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求永磁同步電機的電動勢和相電流均為正弦波，而永磁勵磁磁場在空間的分布不可能是完全正弦的，存在畸變。另一方面，由于空間位置調(diào)制(SVPffM)和死區(qū)的影響定子電流也不可能完全正弦，電流中存在高次諧波。對于星形接法的三相永磁同步電機，電機轉(zhuǎn)矩是由磁鏈和電流相互作用產(chǎn)生的，不同次數(shù)諧波電動勢和電流作用將產(chǎn)生脈動頻率為基波頻率6倍次的諧波轉(zhuǎn)矩，其幅值與感應(yīng)電動勢和電流波形的畸變率有關(guān)。雖然諧波轉(zhuǎn)矩的平均值為零，但是瞬時轉(zhuǎn)矩卻是周期性波動的，在車輛起步或者低速爬行等工況下，電機轉(zhuǎn)矩波動將影響駕駛平順性，因此，減低低速段的電機轉(zhuǎn)矩脈動至關(guān)重要。
[0003]專利文獻“旋轉(zhuǎn)電機控制裝置”(申請?zhí)?201080005927.4)提出根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)確切地抑制轉(zhuǎn)矩波動的旋轉(zhuǎn)電機控制裝置，首先判斷旋轉(zhuǎn)電機的輸出轉(zhuǎn)矩指令的正負，根據(jù)上述輸出轉(zhuǎn)矩的正負將注入諧波轉(zhuǎn)矩修正波，其基準(zhǔn)相位的相位差設(shè)定為修正參數(shù)，該修正波用于降低上述旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)矩波動。該發(fā)明是在轉(zhuǎn)矩指令基礎(chǔ)上疊加諧波轉(zhuǎn)矩補償量，由于無諧波電流幅值和相位的檢測與閉環(huán)控制，因此屬于間接的電流開環(huán)控制，其控制精度受限。
[0004]專利文獻“電動車輛驅(qū)動控制裝置及電動車輛驅(qū)動控制方法”(申請?zhí)?200510078048.5)具有計算發(fā)電機目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的計算機構(gòu)，基于發(fā)電機慣性轉(zhuǎn)矩計算慣性修正轉(zhuǎn)矩的處理機構(gòu)，基于慣性修正轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生驅(qū)動馬達目標(biāo)轉(zhuǎn)矩的處理機構(gòu)，對輸出轉(zhuǎn)矩波動修正的阻尼修正處理機構(gòu)。由于對慣性修正轉(zhuǎn)矩、修正輸出轉(zhuǎn)矩的計算能夠補充輸出轉(zhuǎn)矩與整車需求的不足，從而抑制車輛振動。該專利從動力總成構(gòu)型和整車控制角度提出了抑制車輛扭振的方法，但是車輛產(chǎn)生扭振的根本原因是電機轉(zhuǎn)矩波動過大造成，因此抑制電機轉(zhuǎn)矩波動可以更直接有效的解決車輛扭振問題。
[0005]專利文獻“混合動力車的控制裝置和控制方法”(申請?zhí)?201110037648.2)公開了一種混合動力車的控制裝置和控制方法。當(dāng)具有起動或停止發(fā)動機的請求時，判定前部驅(qū)動轉(zhuǎn)矩是否在齒輪噪聲產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩區(qū)域內(nèi)。當(dāng)判定前部驅(qū)動轉(zhuǎn)矩在齒輪噪聲產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩區(qū)域時，在前、后車輪之間的轉(zhuǎn)矩分配被改變，以便前部驅(qū)動轉(zhuǎn)矩不再在齒輪噪聲產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩區(qū)域內(nèi)。此外，當(dāng)電動-發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩增大時，前部驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增大。因此，由于前部驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變?yōu)榈扔诨蛐∮诹?，故防止在齒輪機構(gòu)中產(chǎn)生齒輪噪聲，而不考慮發(fā)動機起動或停止時的相對較大的轉(zhuǎn)矩波動。該專利適用于具有行星齒輪機構(gòu)的雙電機系統(tǒng)而不是從電機自身角度進行轉(zhuǎn)矩波動的抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置，該裝置通過獨立的電流傳感器和逆變器對基波電流和諧波電流進行閉環(huán)解耦控制，從而解決三相永磁同步電機因諧波電動勢和電流波形畸變引起的轉(zhuǎn)矩波動(諧波轉(zhuǎn)矩)問題，達到抑制轉(zhuǎn)矩波動的作用。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置包括永磁同步電機、電機位置傳感器、電機控制單元，其特征在于還包括基波電流控制逆變器、諧波電流控制逆變器、基波相電流傳感器和諧波相電流傳感器；電機位置傳感器采集永磁同步電機轉(zhuǎn)子絕對位置信息并將其輸出到電機控制單元;電機控制單元的基波電壓控制信號和諧波電壓控制信號輸出分別連接到基波電流控制逆變器、諧波電流控制逆變器;基波電流控制逆變器和諧波電流控制逆變器的輸出連接到永磁同步電機;基波相電流傳感器設(shè)置于基波電流控制逆變器與永磁同步電機之間的線路上，且其輸出連接到電機控制單元;諧波相電流傳感器設(shè)置于諧波電流控制逆變器與永磁同步電機之間的線路上，且其輸出連接到電機控制單元。
[0008]所述永磁同步電機為每相具有兩個獨立引出線的三相永磁同步電機，六個接線端子中三相接基波電流控制逆變器，另外三相接諧波電流控制逆變器。
[0009]所述諧波相電流傳感器采用磁感應(yīng)式傳感器、非接觸式傳感器或者電阻型式的電流傳感器。
[0010]電機控制單元根據(jù)基波轉(zhuǎn)矩指令、基波相電流傳感器輸出的電機靜止三相坐標(biāo)系基波電流、電機位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置進行計算處理得到基波電壓控制信號;根據(jù)基波轉(zhuǎn)矩指令、諧波相電流傳感器輸出的電機靜止三相坐標(biāo)系諧波電流、電機位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置進行計算處理得到諧波電壓控制信號。基波電流控制逆變器根據(jù)電機控制單元輸出的基波電壓控制信號控制注入永磁同步電機的基波電流，諧波電流控制逆變器根據(jù)電機控制單元輸出的諧波電壓控制信號控制注入永磁同步電機的諧波電流，實現(xiàn)對永磁同步電機基波電流和諧波電流的閉環(huán)解耦控制，從而解決三相永磁同步電機因諧波電動勢和電流波形畸變引起的轉(zhuǎn)矩波動(諧波轉(zhuǎn)矩)問題，達到抑制轉(zhuǎn)矩波動的作用。
[0011]本實用新型的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制系統(tǒng)包括基波電流控制單元和諧波電流控制單元;基波電流控制單元包括基波相電流CLARK&PARK變換單元、基波dq軸電流指令查表單元、基波轉(zhuǎn)速計算單元、基波電流PI和電壓解耦控制單元、基波位置補償單元和基波CLARK&PARK逆變換單元;諧波電流控制單元包括諧波相電流CLARK&PARK變換單元、諧波dq軸電流指令查表單元、諧波轉(zhuǎn)速計算單元、諧波電流PI和電壓解耦控制單元、諧波位置補償單元和諧波CLARK&PARK逆變換單元；
[0012]基波相電流CLARK&PARK變換單元:接收基波相電流傳感器輸出的永磁同步電機靜止三相坐標(biāo)系電流并將其轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直交軸基波電流Ids和Iqs;
[0013]基波dq軸電流指令查表單元:根據(jù)輸入的基波轉(zhuǎn)矩指令T*查表獲得基波dq軸電流指令參考Ids*和Iqs*;
[0014]基波轉(zhuǎn)速計算單元:接收電機位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置Θ，根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置Θ計算基波轉(zhuǎn)速ω;
[0015]基波電流PI和電壓解耦控制單元:根據(jù)基波dq軸電流指令參考與基波相電流CLARK&PARK變換單元輸出的直交軸基波電流之差I(lǐng)ds—err、Iqs—err做PI控制；接收基波相電流CLARK&PARK變換單元輸出的直交軸基波電流和基波轉(zhuǎn)速計算單元輸出的基波轉(zhuǎn)速ω，根據(jù)電壓解耦計算公式(I)和公式(2)進行解耦控制，輸出基波dq軸電壓解耦量Vds'Vqs%
[0016]Vds* = RXIds-co XLqXIqs (I)
[0017]Vqs* = RXIqs+o X(Wm+LdXIds) (2)
[0018]式中，R為永磁同步電機定子電阻，Ids、Iqs為直交軸基波電流，Ld、Lq分別為d軸和q軸電感；
[0019]基波位置補償單元:根據(jù)基波轉(zhuǎn)速計算單元輸出的基波轉(zhuǎn)速ω和常數(shù)I計算基波位置補償量，其中常數(shù)I為^于!^的乘積，并將基波位置補償量輸入到基波CLARK&PARK逆變換單元，基波位置補償量根據(jù)公式(5)計算；
[0020]θι = θ+ω XKlXTi (5)
[0021]Θ為當(dāng)前永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置;Q1為基波位置補償量;Kl為位置補償系數(shù)，1<Κ1<2 J1為基波電流控制逆變器的載波周期；
[0022]基波CLARK&PARK逆變換單元:根據(jù)基波電流PI和電壓解耦控制單元輸出的基波dq軸電壓參考指令Vd/和Vqs*和基波位置補償單元輸出的基波位置補償量計算基波電壓控制量，并將其進行CLARK&PARK逆變換，最終輸出基波電壓控制信號Val*，Vbi^PVci* ；
[0023]諧波相電流CLARK&PARK變換單元:接收諧波相電流傳感器輸出的永磁同步電機靜止三相坐標(biāo)系電流及電機轉(zhuǎn)子位置Θ乘以極對數(shù)后得到的結(jié)果，并將永磁同步電機靜止三相坐標(biāo)系電流轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直交軸諧波電流Ids6和Iqs6;
[0024]諧波dq軸電流指令查表單元:根據(jù)基波轉(zhuǎn)速ω、基波轉(zhuǎn)矩指令Τ*和電機位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子位置Θ查表獲得諧波dq軸電流指令參考Ids6*和Iqs6*;
[0025]諧波轉(zhuǎn)速計算單元:接收電機位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置Θ，根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置Θ和永磁同步電機的極對數(shù)計算諧波轉(zhuǎn)速
[0026]諧波電流PI控制單元:根據(jù)dq軸諧波電流指令參考與諧波相電流CLARK&PARK變換單元輸出的直交軸諧波電流之差I(lǐng)ds6—MjPIqs6-控制，根據(jù)電壓解耦計算公式(3)和公式(4)進行解耦，輸出諧波dq軸電壓解耦量Vds6'Vqs6%
[0027]Usd6 = RXIsd6-PX ω*ΧΨη6 3)
[0028]Usq6 = RX Isq6+P*o*X Wd6 4)
[0029]Isd6，Isq6為諧波dq軸電流反饋；ω *為諧波轉(zhuǎn)速;P為極對數(shù)；Wd6，Wq6為諧波dq軸磁鏈；
[0030]諧波位置補償單元:根據(jù)諧波轉(zhuǎn)速計算單元輸出的諧波轉(zhuǎn)速ω*和常數(shù)2計算諧波位置補償量，其中常數(shù)2為Κ2與T6的乘積，并將諧波位置補償量輸入到諧波CLARK&PARK逆變換單元，諧波位置補償量根據(jù)公式(6)計算；
[0031]Θ6=Θ+ΡΧ ω*ΧΚ2ΧΤ6 (6)
[0032]其中，Θ為當(dāng)前永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置;θ6為諧波位置補償量;Κ2為位置補償系數(shù)，I <K2<2; T6為諧波電流控制逆變器的載波周期；
[0033]諧波CLARK&PARK逆變換單元:根據(jù)諧波電流PI控制單元輸出的諧波dq軸電壓解耦量Vds6'Vqs6*和諧波位置補償單元輸出的諧波位置補償量計算諧波電壓控制量，并將其進行CLARK&PARK逆變換，最終輸出諧波電壓控制信號Va/，Vb/和V。/給諧波電流控制逆變器。
[0034]由于上述技術(shù)方案的運用，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0035]1.基波電流和諧波電流通過獨立的電流傳感器和逆變器進行解耦控制，因此，無論是基波還是諧波電流均可進行閉環(huán)控制；由于電流控制環(huán)是轉(zhuǎn)矩控制環(huán)的內(nèi)環(huán)，也就是說轉(zhuǎn)矩控制是通過電流控制達到的，因此，通過對諧波電流的直接控制可以有效抑制轉(zhuǎn)矩波動，提高轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定性。
[0036]2.電機被分成兩個獨立的三相永磁通過電機，電機每相輸出線有兩個輸出端，每相可以接一定匝數(shù)定子繞組，匝數(shù)可以根據(jù)基波電流和諧波電流的幅值進行靈活分配，一般情況下，諧波電流幅值較小，諧波電流控制逆變器可以選擇連接少數(shù)匝相線；另外，可以選用小電流范圍的磁感應(yīng)式、非接觸式傳感器或者電阻型式的電流傳感器測量諧波電流以降低成本;雖然本實用新型涉及的電機相當(dāng)于兩個三相電機的機械(結(jié)構(gòu))集成，但是可以共用一個位置傳感器測量，減少部件數(shù)量，提高性價比以及車輛平順性。
[0037]3.轉(zhuǎn)矩波動(轉(zhuǎn)矩脈動)主要是由電流和磁鏈相互作用產(chǎn)生的，其主要部分是電流諧波與磁鏈基波成分相互作用產(chǎn)生的，因此，通過獨立的電機繞組、逆變器和電流傳感器對諧波電流進行閉環(huán)控制，可以有效減小低轉(zhuǎn)速區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動，對整車的平順性有非常大的改善。
【附圖說明】
[0038]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0039]圖1a是永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖1b是永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0040]圖2是永磁同步電機輸出相線原理圖；
[0041 ]圖3是永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制流程圖；
[0042]圖4是諧波電流注入前的轉(zhuǎn)矩輸出波形圖；
[0043]圖5是諧波電流注入后轉(zhuǎn)矩輸出波形圖。
【具體實施方式】
[0044]如圖1所示，永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置包括永磁同步電機I，電機位置傳感器2，基波相電流傳感器3，諧波相電流傳感4，基波電流控制逆變器5，諧波電流控制逆變器6，電機控制單元7。
[0045]如圖2所示，永磁同步電機1具有六個出線端，8卩1]1、1]2、￥1、￥2、￥1、￥2;其中1]1和1]2為U相的兩個出線端，Vl和V2為V相的兩個出線端，Wl和W2為W相的兩個出線端;Ul、V1和Wl接基波電流控制逆變器;U2、V2和W2接諧波電流控制逆變器。
[0046]電機位置傳感器2安裝在永磁同步電機I的轉(zhuǎn)軸上，用于檢測電機轉(zhuǎn)子絕對位置，其為絕對式位置傳感器，例如旋轉(zhuǎn)變壓器或者絕對位置光電編碼器。
[0047]基波相電流傳感器3設(shè)置于基波電流控制逆變器5與永磁同步電機I之間，諧波相電流傳感器4設(shè)置于諧波電流控制逆變器6與永磁同步電機I之間。3個基波相電流傳感器3分別用于檢測基波的U、V、W相電流，并將檢測的相電流值輸出到電機控制單元，3個諧波相電流傳感器4分別用于檢測諧波的U、V、W相電流，并將檢測的相電流值輸出到電機控制單元。基波相電流傳感器3和諧波相電流傳感器4可以是基于霍爾效應(yīng)的非接觸式電流傳感器，也可以是基于電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生電壓的接觸式電流傳感器。其中諧波相電流傳感器4可以選用小電流范圍的磁感應(yīng)式、非接觸式傳感器或者電阻型式的電流傳感器。
[0048]基波電流控制逆變器5將電機控制單元7輸出的基波電壓控制信號Val'Vbl*和Vc/轉(zhuǎn)換為與基波電流相關(guān)的電機驅(qū)動電壓信號;諧波電流控制逆變器6將電機控制單元7輸出的諧波電壓控制信號Va/，Vb2*和V。/轉(zhuǎn)換為與諧波電流相關(guān)的電機驅(qū)動電壓信號，實現(xiàn)基波電流、諧波電流的獨立調(diào)節(jié)與控制。通過對諧波電流的直接控制可以有效抑制轉(zhuǎn)矩波動，提高轉(zhuǎn)矩輸出的穩(wěn)定性。
[0049]如圖1b所示，電機控制單元7包括基波電流控制單元8和諧波電流控制單元9?；娏骺刂茊卧?包括基波相電流CLARK和PARK變換單元81、基波dq軸電流指令查表單元82、基波轉(zhuǎn)速計算單元83、基波電流PI和電壓解親控制單元84、基波位置補償單元85和基波CLARK&PARK逆變換單元86 ；諧波電流控制單元9包括諧波相電流CLARK&PARK變換單元91、諧波dq軸電流指令查表單元92、諧波轉(zhuǎn)速計算單元93、諧波電流PI和電壓解親控制單元94、諧波位置補償單元95和諧波CLARK&PARK逆變換單元96。
[0050]如圖3所示，電機控制單元7工作原理如下:
[0051 ]第一步:基波相電流CLARK&PARK變換單元接收基波相電流傳感器輸出的永磁同步電機靜止三相坐標(biāo)系電流并將其轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直交軸基波電流Ids和Iqs;基波轉(zhuǎn)速計算單元接收電機位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置Θ，根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置Θ計算基波轉(zhuǎn)速ω O諧波相電流CLARK&PARK變換單元接收諧波相電流傳感器輸出的永磁同步電機靜止三相坐標(biāo)系諧波電流及電機轉(zhuǎn)子位置Θ乘以極對數(shù)后得到的結(jié)果，并將永磁同步電機靜止三相坐標(biāo)系電流轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直交軸諧波電流Ids6和Iqs6;諧波轉(zhuǎn)速計算單元接收電機位置傳感器輸出的電機轉(zhuǎn)子位置Θ，根據(jù)電機轉(zhuǎn)子位置Θ和永磁同步電機的極對數(shù)計算諧波轉(zhuǎn)速ω*。
[0052]第二步:接收基波轉(zhuǎn)矩指令Τ*，基波轉(zhuǎn)矩指令Τ*可以來自電機控制單元7內(nèi)部以轉(zhuǎn)矩控制環(huán)為內(nèi)環(huán)的控制系統(tǒng)(如轉(zhuǎn)速控制環(huán)輸出的轉(zhuǎn)矩指令)，也可以來自整車控制器輸出的以轉(zhuǎn)矩為控制目標(biāo)指令(如根據(jù)油門踏板位置決定電機輸出轉(zhuǎn)矩指令)；
[0053]第三步:電機控制單元7將基波轉(zhuǎn)矩指令Τ*分別輸入到基波dq軸電流指令查表單元82和諧波dq軸電流查表單元92?；╠q軸電流指令查表單元82根據(jù)基波轉(zhuǎn)矩指令T*查表獲得dq軸電流指令參考Ids*和Iq/;基波轉(zhuǎn)矩指令T*與dq軸電流指令參考Id/、Iqs*的對應(yīng)關(guān)系根據(jù)電機相電流扭矩特性曲線得到。諧波dq軸電流指令查表單元92根據(jù)基波轉(zhuǎn)矩指令T'基波轉(zhuǎn)速計算單元輸出的基波轉(zhuǎn)速ω和電機位置傳感器2輸出的轉(zhuǎn)子位置Θ查表獲得dq軸諧波電流指令參考Ids6*和Iqs6%基波轉(zhuǎn)矩指令T'基波轉(zhuǎn)速ω、轉(zhuǎn)子位置Θ與dq軸諧波電流指令參考Ids6'Iqs6*之間的對應(yīng)關(guān)系與永磁同步電機本體設(shè)計參數(shù)和電流諧波關(guān)系緊密，可以通過試驗測試或者有限元計算獲得。
[0054]第四步:基波電流PI和電壓解耦控制單元84根據(jù)基波d軸電流指令參考Ids*與基波d軸電流反饋Ids(即直軸基波電流)之差I(lǐng)ds—m和基波q軸電流指令參考Iqs*與基波dq軸電流反饋Iqs(即交軸基波電流)之差I(lǐng)qs—m做PI控制，同時根據(jù)電壓解耦計算公式(I)和公式⑵進行解耦控制，輸出基波dq軸電壓解耦量Vds'Vqs%諧波電流PI控制單元94根據(jù)諧波d軸電流指令參考IdS6*與諧波d軸電流反饋IdS6之差I(lǐng)dS6—err和諧波q軸電流指令參考IqS6*與諧波q軸電流反饋Iqs6之差I(lǐng)qs6—^^做PI控制，同時根據(jù)電壓解耦計算公式(3)和公式(4)進行解耦控制，輸出諧波dq軸電壓解耦量Vds6*、Vqs6* ；
[0055]基波電壓解耦計算公式:VdJ = RXIds-CO XLqXIqs (I)
[0056]Vqs* = RXIqs+o X(Wm+LdXIds) (2)
[0057]式中，R為永磁同步電機定子電阻，Ids、Iqs為基波dq軸電流反饋，Ld、Lq分別為d軸和q軸電感；
[0058]Usd6 = RXIsd6-PX ω*ΧΨη6 3)
[0059]Usq6 = RX Isq6+P*o*X Wd6 4)
[0060]R為永磁同步電機定子電阻，Isd6，Isq6為諧波dq軸電流反饋；ω*為諧波轉(zhuǎn)速;P為極對數(shù);Ψ d6，Ψ q6為諧波dq軸磁鏈；
[0061 ]第四步:基波位置補償單元85根據(jù)基波轉(zhuǎn)速計算單元83輸出的基波轉(zhuǎn)速ω和常數(shù)I (^與!^的乘積)計算基波位置補償量Q1，并將其輸入到基波CLARK&PARK逆變換單元86;基波位置補償量計算如公式(5);
[0062]θι = θ+ω XKlXTi (5)
[0063]Θ為當(dāng)前永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置；Q1為基波位置補償量;Kl為位置補償系數(shù)，是基波電流控制逆變器載波周期的K倍，系數(shù)K在1-2之間選擇;T1S基波電流控制逆變器的載波周期；
[0064]諧波位置補償單元95諧波轉(zhuǎn)速計算單元93輸出的諧波轉(zhuǎn)速ω*和常數(shù)2(Κ2與T6的乘積)計算諧波位置補償量，并將其輸入到諧波CLARK&PARK逆變換單元95，諧波位置補償量06如公式(6)；
[0065]Θ6=Θ+ΡΧ ω*ΧΚ2ΧΤ6 (6)
[0066]其中，Θ為當(dāng)前永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置;θ6為諧波位置補償量;Κ2為位置補償系數(shù)，是諧波電流控制逆變器載波周期的K倍，系數(shù)K在1-2之間選擇;T6為諧波電流控制逆變器的載波周期；
[0067]第五步:基波CLARK&PARK逆變換單元86根據(jù)基波dq軸電壓指令參考Vds*和Vqs*和基波位置補償單元85計算的基波位置補償量9:計算基波電壓控制量，并將其進行CLARK&PARK逆變換，最終輸出基波電壓控制信號Val'Vbl*和V。,給基波電流控制逆變器；諧波CLARK&PARK逆變換單元96根據(jù)諧波電流PI控制單元輸出的諧波dq軸電壓解耦量Vds6'Vqs6*和諧波位置補償單元95計算的諧波位置補償量06輸出諧波電壓控制量，并將其進行CLARK&PARK逆變換，最終輸出諧波電壓控制信號￥2，^和V。/給諧波電流控制逆變器;返回第一步。
[0068]圖4所示為諧波電流注入前的轉(zhuǎn)矩輸出波形圖，橫坐標(biāo)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角位置，縱坐標(biāo)是基波轉(zhuǎn)矩指令和實際輸出轉(zhuǎn)矩，其中，曲線I基波轉(zhuǎn)矩指令T*，曲線2合成轉(zhuǎn)矩輸出1\-1;永磁同步電機轉(zhuǎn)矩輸出是轉(zhuǎn)子永磁勵磁磁場與定子電流相互作用生成的，永磁體勵磁磁場中存在5次諧波磁場，定子電流中存在5次諧波電流，分別與基波磁場和基波電流相互作用，其中，曲線3為諧波磁場與基波電流產(chǎn)生諧波轉(zhuǎn)矩IV1、曲線4為諧波電流與基波磁場產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩Tl-6，基波磁場與基波電流產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，因此，基波轉(zhuǎn)矩與各諧波轉(zhuǎn)矩疊加后的合成轉(zhuǎn)矩輸出將呈現(xiàn)周期性的波動。
[0069]圖5所示為諧波電流注入后的轉(zhuǎn)矩輸出波形圖，橫坐標(biāo)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角位置，縱坐標(biāo)是基波轉(zhuǎn)矩指令和實際輸出轉(zhuǎn)矩，其中，曲線I基波轉(zhuǎn)矩指令，曲線2實際輸出轉(zhuǎn)矩；曲線3為諧波磁場與基波電流產(chǎn)生諧波轉(zhuǎn)矩IV1、曲線4為諧波電流與基波磁場產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩Th，諧波電流注入后，其輸出為零，通過諧波電流注入后減小了轉(zhuǎn)矩輸出的波動。
[0070]以上，對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行了說明，但本實用新型并不限定于上述實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置，其包括永磁同步電機、電機位置傳感器、電機控制單元，其特征在于還包括基波電流控制逆變器、諧波電流控制逆變器、基波相電流傳感器和諧波相電流傳感器;電機位置傳感器采集永磁同步電機轉(zhuǎn)子絕對位置信息并將其輸出到電機控制單元；電機控制單元的基波電壓控制信號和諧波電壓控制信號輸出分別連接到基波電流控制逆變器、諧波電流控制逆變器;基波電流控制逆變器和諧波電流控制逆變器的輸出連接到永磁同步電機;基波相電流傳感器設(shè)置于基波電流控制逆變器與永磁同步電機之間的線路上，且其輸出連接到電機控制單元;諧波相電流傳感器設(shè)置于諧波電流控制逆變器與永磁同步電機之間的線路上，且其輸出連接到電機控制單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置，其特征在于所述永磁同步電機為每相具有兩個獨立引出線的三相永磁同步電機，六個接線端子中三相接基波電流控制逆變器，另外三相接諧波電流控制逆變器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動控制裝置，其特征在于所述諧波相電流傳感器采用磁感應(yīng)式傳感器、非接觸式傳感器或者電阻型式的電流傳感器。
【文檔編號】H02P25/022GK205596048SQ201620201804
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】文彥東, 趙慧超, 胡晶, 黃智昊, 劉志強
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司