PMSM三相不對稱轉矩脈動抑制控制策略

王燦 王中華 王冬雪 李猛 房文靜

摘? 要：當永磁同步電機發(fā)生三相不對稱故障時，電機轉矩會產生脈動振蕩。故障狀態(tài)下，定子電流發(fā)生周期性的畸變，進而影響交軸電流iq。根據PMSM運動方程和轉矩方程可知，電機轉矩與交軸電流iq存在直接關系，所以抑制轉矩脈動振蕩最直接、最有效的方法在于抑制交軸電流發(fā)生振蕩。文章采用基于迭代學習控制的方法，對參考q軸參考電流iqref進行補償，從而達到轉矩脈動抑制的效果。

關鍵詞：PMSM;不對稱故障;ILC;轉矩脈動抑制

中圖分類號：TM341? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0123-02

Abstract： When three-phase asymmetric fault occurs in permanent magnet synchronous motor（PMSM）， the motor torque will produce pulsating oscillation. In the fault state， the stator current periodically distorts， which affects the q-axis current i_q. According to the PMSM motion equation and the torque equation， it can be seen that there is a direct relationship between the motor torque and the q-axis currenti_q， so the most direct and effective way to suppress the torque ripple oscillation is to suppress the q-axis current oscillation. In this paper， the method based on Iterative Learning Control（ILC） is used to compensate the q-axis reference currenti_qref， so as to achieve the effect of torque ripple suppression.

Keywords： Permanent Magnet Synchronous Motor（PMSM）; asymmetric fault; ILC; torque ripple suppression

引言

定子繞組故障是永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）常見的故障類型之一，當電機本身、連接線纜存在質量問題，或者出現絕緣破損時，導致PMSM處于三相定子電阻不對稱故障狀態(tài)下運行。發(fā)生此類故障時，電機轉矩產生脈動振蕩，嚴重時造成設備損壞，帶來人員傷亡[1-3]。針對上述故障，本文設計了一種基于迭代學習控制（Iterative Learning Control，ILC）的轉矩脈動抑制控制策略，通過仿真驗證，本控制策略有效抑制了轉矩脈動，從而降低了對設備和人員的損害。

1 基于ILC的轉矩脈動抑制設計

迭代學習控制是一種用來提高系統(tǒng)跟蹤能力的學習控制方法，適用于具備重復運行特性的控制系統(tǒng)[4][5]?；贗LC的PMSM轉矩脈動抑制矢量控制框圖如圖1所示。ILC與速度PI調節(jié)器并聯，以電機轉速偏差作為輸入量，對q軸參考電流進行補償。

基于ILC的轉矩脈動抑制設計主要包括構造迭代學習控制律和確定系統(tǒng)收斂條件。

1.1 構造迭代學習控制律

將電機角位置θm作為迭代周期，θm=m*2π，其中m=1，2，3…。本文設計了一種帶遺忘因子的PI型閉環(huán)迭代學習律，可以描述為：

1.2 確定系統(tǒng)收斂條件

迭代學習控制學習律必須滿足收斂條件，否者對電機運行造成更大影響。根據電機運動方程可以構造以下函數：

3 結束語

本文進行了三相不對稱故障狀態(tài)下的PMSM轉矩脈動抑制的研究，包括理論推導和系統(tǒng)仿真。通過Simulink仿真，采用ILC的抑制控制策略后，故障狀態(tài)下的轉矩系數有了明顯的降低，驗證了本文算法的有效性。

參考文獻：

[1]甘義震.帶遺忘因子的變增益迭代學習控制算法研究[D].鄭州大學，2018.

[2]王碩，康勁松，等.電動汽車用永磁同步電機轉矩脈動抑制方法綜述[J].電源學報，2016，14（5）：24-32.

[3]趙林峰，陳久閃，等.基于轉角的迭代學習控制策略下永磁同步電機EPS轉矩脈動抑制方法[J].中國機械工程，2017，28（24）.

[4]賀科寧，徐蕾.永磁同步電機轉矩脈動抑制的研究綜述[J].時代農機，2017.

[5]任武.永磁同步伺服電動機轉矩脈動抑制方法研究[D].華中科技大學，2016.