损耗减小的永磁同步电机转矩脉动优化控制
- 格式：pdf
- 大小：1.11 MB
- 文档页数：7
关键词：永磁同步电机；解析计算；线性电感模型；磁饱和度；最优定子电流设计；转矩脉动最小化 中图分类号：TM341 文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd18505
Torque Ripple Optimization Control of Permanent Magnet Synchronous Motor with Loss Reduction TANG Yao1，HAN Zhirong2
设计阶段，可以通过优化定子和转子结构来实现 气隙磁场谐波的减少，并降低齿槽转矩［11-12］。然 而，即使 PMSM 经过了优化设计，可由于制造工 艺 的 不 完 美 ，转 矩 脉 动 依 然 是 不 可 避 免 的 。 因 此，最优定子电流设计是一种广泛应用于 PMSM 驱动系统中降低转矩脉动的控制方案 。 ［13］ 最优 定子电流设计的关键是将计算得到的谐波电流 叠 加 到 原 定 子 电 流 上 ，从 而 抵 消 对 应 的 转 矩 脉 动［14］。为了找到最优定子电流，首先需要应用转
Key words: permanent magnet synchronous motor；analytical calculation；linear inductance model；magnetic saturation；optimal stator current design；torque ripple minier to solve the torque ripple optimization of permanent magnet synchronous moto（r PMSM）drive system，an optimal control scheme of PMSM torque ripple minimization considering the loss reduction based on the optimal stator current analysis was presented. Through the theoretical derivation and analytical calculation，the motor stator current expression with the highest efficiency and the best torque ripple could be obtained，which could be applied to the torque ripple minimization control in both transient and steady state. A novel linear model was adopted in the new control method to establish the relationship between the inductor and the stator current under the maximum torque per ampere（MTPA）control. Therefore，the inductor was no longer involved in the analytical calculation，which could effectively reduce the influence of the magnetic saturation. Finally，based on the laboratory PMSM drive system test platform，the transient and steady-state control effects of the new scheme are verified.
电气传动 2019 年 第 49 卷 第 3 期
ELECTRIC DRIVE 2019 Vol.49 No.3
损耗减小的永磁同步电机转矩脉动优化控制
唐瑶 1，韩志嵘 2 （1. 贵阳职业技术学院 装备制造分院，贵州 贵阳 550081；
2. 贵阳学院 机械工程学院，贵州 贵阳 550005）
摘要：针对永磁同步电机（PMSM）驱动系统的转矩脉动优化问题，提出一种基于最优定子电流解析计算， 同时考虑损耗最小化的 PMSM 转矩脉动优化控制方案。通过理论推导和解析计算，可得到效率最高和转矩脉 动最优的电机定子电流表达式，可同时适用于瞬态和稳态下的转矩脉动最小化控制。新型控制方法使用了新 型的线性模型，建立了在最大转矩电流比（MTPA）控制下电感和定子电流之间的关系，故解析计算中不再涉及 电感，可有效降低磁饱和度的影响。最后，基于实验室 PMSM 驱动系统试验平台，验证了新方案的瞬态和稳态 控制效果。
基金项目：贵阳市科技局项目（700961103） 作者简介：唐瑶（1971-），女，学士，副教授，Email：3310746901@
应用于电动汽车的高性能 PMSM 驱动系统 需要具备高效率、紧凑设计、重量轻、转矩平滑的 优点［1- 。 4］ 而 PMSM 驱动系统中，转矩脉动一直 是关键问题，因为它会引起机械振动并影响系统 的动态和稳态性能［5-6］。故如何降低 PMSM 驱动 系统中的转矩脉动成为了一个研究热点［7-8］。
PMSM 的电磁转矩是由定子电枢反应磁场 和转子永磁场共同作用形成的［9-10］。故转矩脉动 是由磁链和定子电流中的谐波产生的。在电机
（1. Equipment Manufacturing Branch，Guiyang Vocational and Technical College，Guiyang 550081，Guizhou， China；2. School of Mechanical Engineering，Guiyang University，Guiyang 550005，Guizhou，China）
Torque Ripple Optimization Control of Permanent Magnet Synchronous Motor with Loss Reduction TANG Yao1，HAN Zhirong2
设计阶段，可以通过优化定子和转子结构来实现 气隙磁场谐波的减少，并降低齿槽转矩［11-12］。然 而，即使 PMSM 经过了优化设计，可由于制造工 艺 的 不 完 美 ，转 矩 脉 动 依 然 是 不 可 避 免 的 。 因 此，最优定子电流设计是一种广泛应用于 PMSM 驱动系统中降低转矩脉动的控制方案 。 ［13］ 最优 定子电流设计的关键是将计算得到的谐波电流 叠 加 到 原 定 子 电 流 上 ，从 而 抵 消 对 应 的 转 矩 脉 动［14］。为了找到最优定子电流，首先需要应用转
Key words: permanent magnet synchronous motor；analytical calculation；linear inductance model；magnetic saturation；optimal stator current design；torque ripple minier to solve the torque ripple optimization of permanent magnet synchronous moto（r PMSM）drive system，an optimal control scheme of PMSM torque ripple minimization considering the loss reduction based on the optimal stator current analysis was presented. Through the theoretical derivation and analytical calculation，the motor stator current expression with the highest efficiency and the best torque ripple could be obtained，which could be applied to the torque ripple minimization control in both transient and steady state. A novel linear model was adopted in the new control method to establish the relationship between the inductor and the stator current under the maximum torque per ampere（MTPA）control. Therefore，the inductor was no longer involved in the analytical calculation，which could effectively reduce the influence of the magnetic saturation. Finally，based on the laboratory PMSM drive system test platform，the transient and steady-state control effects of the new scheme are verified.
电气传动 2019 年 第 49 卷 第 3 期
ELECTRIC DRIVE 2019 Vol.49 No.3
损耗减小的永磁同步电机转矩脉动优化控制
唐瑶 1，韩志嵘 2 （1. 贵阳职业技术学院 装备制造分院，贵州 贵阳 550081；
2. 贵阳学院 机械工程学院，贵州 贵阳 550005）
摘要：针对永磁同步电机（PMSM）驱动系统的转矩脉动优化问题，提出一种基于最优定子电流解析计算， 同时考虑损耗最小化的 PMSM 转矩脉动优化控制方案。通过理论推导和解析计算，可得到效率最高和转矩脉 动最优的电机定子电流表达式，可同时适用于瞬态和稳态下的转矩脉动最小化控制。新型控制方法使用了新 型的线性模型，建立了在最大转矩电流比（MTPA）控制下电感和定子电流之间的关系，故解析计算中不再涉及 电感，可有效降低磁饱和度的影响。最后，基于实验室 PMSM 驱动系统试验平台，验证了新方案的瞬态和稳态 控制效果。
基金项目：贵阳市科技局项目（700961103） 作者简介：唐瑶（1971-），女，学士，副教授，Email：3310746901@
应用于电动汽车的高性能 PMSM 驱动系统 需要具备高效率、紧凑设计、重量轻、转矩平滑的 优点［1- 。 4］ 而 PMSM 驱动系统中，转矩脉动一直 是关键问题，因为它会引起机械振动并影响系统 的动态和稳态性能［5-6］。故如何降低 PMSM 驱动 系统中的转矩脉动成为了一个研究热点［7-8］。
PMSM 的电磁转矩是由定子电枢反应磁场 和转子永磁场共同作用形成的［9-10］。故转矩脉动 是由磁链和定子电流中的谐波产生的。在电机
（1. Equipment Manufacturing Branch，Guiyang Vocational and Technical College，Guiyang 550081，Guizhou， China；2. School of Mechanical Engineering，Guiyang University，Guiyang 550005，Guizhou，China）
