PMSM齿槽转矩引起的转速谐波数学模型与最小化方法

针对矢量控制下永磁同步电机齿槽转矩引起转速谐波的机理复杂,及当前齿槽转矩抑制方法会增加控制系统复杂性等问题,推导矢量控制下齿槽转矩引起的转速谐波数学模型,提出基于PI控制器参数整定的转速谐波最小化方法。首先,通过分析矢量控制下齿槽转矩到电机转速的闭环传递机理,推导了齿槽转矩到电机转速的闭环传递函数,构建齿槽转矩引起的转速谐波数学模型。其次,以推导的数学模型建立目标函数,采用遗传算法寻优出使得齿槽转矩引起的转速谐波幅值最小的PI参数。最后,通过仿真和实验对所推导数学模型的准确性和所提转速谐波最小化方法的有效性进行验证。结果表明,基于数学模型寻优出的速度波动最小PI参数可使齿槽转矩引起的电机转速谐波幅值降低20%以上。

一种基于电流信号的PMSM转速估计方法

转速是评价电机运行状态与控制性能的指标之一,也是阶次跟踪、时变滤波分析等变工况故障诊断的重要参数。提出了一种基于电流信号的PMSM转速估计方法,首先推导PWM调制下永磁同步电机的电流谐波;然后令其与高频信号相乘,通过积化和差的方式解调出与转角误差成正比的零频电流分量,通过PI调节使该电流值为零;最终得到估计转速。实验结果表明:所提方法对于永磁同步电机具有通用性;无须带通滤波器和注入额外电压,电机的振动噪声较小;在稳速和加速工况下能够快速准确地跟踪实际转速,转速误差维持在10 r/min以内;在转速快速突变工况下,相比于阶次跟踪,该方法能够始终跟踪实际转速,实时性和动态性更好。

一种永磁电机齿槽转矩测量方法

针对当前齿槽转矩测量方法存在的局限性,提出一种简单易行的齿槽转矩测量方法。首先,利用砝码驱动装配在电机轴上的圆盘带动电机转动,通过编码器采集转子位置信号。其次,根据测试系统动力平衡方程得到齿槽转矩计算公式,并从角域分别对计算结果进行低通阶次滤波和角域傅里叶变换得到齿槽转矩角域曲线和其阶次成分及幅值。最后,利用该方法对一台8极12槽的永磁同步电机进行测试,实验结果与理论分析相符。此外,搭建与矢量控制实验平台相对应的电机控制模型,仿真所测齿槽转矩引起的转速谐波幅值大小,并与实验结果相对比,间接验证了所测齿槽转矩阶次成分准确性和幅值精度。结果表明:该方法不需搭建复杂的试验台,具有操作简单、成本低等优点。测试结果可用于评价齿槽转矩大小、电机结构优化及齿槽转矩相关谐波的抑制等。

比值校正法的动态信号分析仪频率示值误差校准方法

计算机从动态信号分析仪获取到的离散数字信号,进行离散傅里叶变换后,其频谱的频率、幅值和相位都可能存在较大的误差。现行的动态信号分析仪检定规程中,对频率示值误差校准时,采用手动调整正弦信号发生器的频率使得动态信号分析仪的幅值示值最大的方式进行。这种方法效率较低,并且不利于实施自动校准。基于比值校正法的动态信号分析仪频率示值误差校准方法,具有与传统方法同样的准确度,具有更高的校准效率,并为动态信号分析仪的自动校准实施提供可能。