一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法及系统

本发明涉及电机转矩脉动抑制，尤其涉及一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着开关磁阻电机在变速应用领域的引入，对开关磁阻电机的振动情况进行监测和分析显得日益重要。开关磁阻电机是一种先进的机电一体化装置，由其构成的开关磁阻电机驱动系统是电动汽车车用电机驱动系统优选方案之，并在家用电器等其他领域获得广泛应用。但是，开关磁阻电机具有较大的振动噪声和转矩脉动问题，这在一定程度上限制了的研究发展。对开关磁阻电机振动源、振动的控制和缓解己经进行了若干年的研究，且从研究中可以发现它的振动与其在正常工作状态下的转矩脉动、机械构造和空气动力学构造有关。

3、开关磁阻电机由于其双凸极结构，造成其数学模型为非线性，无法像永磁电机一样用严谨的数学模型进行控制。开关磁阻电机换相时，容易导致转矩出现波动。现在的控制方法主要有：(1)电机本体结构设计时，采用有限元仿真技术，抑制电机运行时尤其是绕组换相时产生的转矩脉动，该种方法在电机后续运行过程中，不能进行脉动的实时调节；(2)电机控制算法研究抑制转矩脉动，一般通过优化tsf函数来优化绕组换相时的电流，从而达到抑制转矩脉动的目的。控制算法在执行过程中，只是开环运行，没有在综合工况下实时监测电机运行时的转矩脉动情况。由于高精度转矩传感器价格昂贵，无法为每台电机配置转矩脉动监测装置。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法及系统，能够有效抑制电机转矩脉动。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，提出了一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，包括：

4、获取电机的转矩、转速和振动加速度；

5、选取电机的转矩和转速对应的电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵；

6、对电机的振动加速度进行频谱分析，确定电机的振动加速度频谱，进而获得由电机的振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值组成的集合；

7、将由电机的振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值组成的集合中最大的一项替换为期望幅值，获得电机转矩脉动期望控制向量；

8、根据电机转矩脉动期望控制向量和选取出的数学关系矩阵，确定电流的期望频谱；

9、根据电流的期望频谱对电机电流进行控制。

10、第二方面，提出了一种开关磁阻电机转矩脉动抑制系统，包括：

11、数据获取模块，用于获取电机的转矩、转速和振动加速度；

12、数据分析模块，用于选取电机的转矩和转速对应的电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵；对电机的振动加速度进行频谱分析，确定电机的振动加速度频谱，进而获得由电机的振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值组成的集合；将由电机的振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值组成的集合中最大的一项替换为期望幅值，获得电机转矩脉动期望控制向量；根据电机转矩脉动期望控制向量和选取出的数学关系矩阵，确定电流的期望频谱；

13、电机控制模块，用于根据电流的期望频谱对电机电流进行控制。

14、第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法所述的步骤。

15、第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法所述的步骤。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、本发明通过对电机转矩、转速和振动加速度进行监测，从而能够根据电机转速和转速，选取出与电机转速和转矩对应的电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵，进而能够根据电机的振动加速度频谱及选取出的关系矩阵，确定电机电流，当利用该电机电流对电机进行控制时，能有效抑制电机转矩脉动。

18、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，获取与电机传动轴垂直的两轴加速度，该两轴加速度互相垂直；

3.如权利要求1所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，给定电机不同的转矩，控制电机输出不同的转速，获取电机不同转矩及不同转速下，实际测量的电机电流及实际测量的电机振动加速度；计算每一电机转矩和电机转速下获取的实际测量的电机电流频谱和实际测量的电机振动加速度频谱；根据每一电机转矩和电机转速下获取的实际测量的电机电流频谱和实际测量的电机振动加速度频谱，确定每一电机转矩和电机转速对应的电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵，从而获得所有电机转矩和转速对应的电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵。

4.如权利要求3所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，获取实际测量的电机电流频谱的直流分量和所有谐波幅值及实际测量的电机振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值；根据实际测量的电机电流频谱的直流分量和所有谐波幅值及实际测量的电机振动加速度频谱中的直流分量和所有谐波幅值，获得电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵。

5.如权利要求3所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，对实际测量的电机电流和实际测量的电机振动加速度进行傅里叶变换，获得实际测量的电机电流频谱和实际测量的电机振动加速度频谱。

6.如权利要求5所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，对实际测量的电机电流和实际测量的振动加速度进行傅里叶变换后，分别取实际测量的电机电流和实际测量的电机振动加速度傅里叶变换后方程的前n项，获得实际测量的电机电流频谱和实际测量的电机振动加速度频谱。

7.如权利要求1所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，通过电机转矩脉动期望控制向量和选取出的数学关系矩阵，获得电流的期望幅值；根据电流的期望幅值，获得电流的期望频谱。

8.一种开关磁阻电机转矩脉动抑制系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项所述的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法的步骤。

技术总结
本发明公开的一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法及系统，包括：获取电机的转矩、转速和振动加速度；选取电机的转矩和转速对应的电机绕组电流和电机振动加速度数学关系矩阵；对电机的振动加速度进行频谱分析，确定电机的振动加速度频谱，进而获得由电机的振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值组成的集合；将由电机的振动加速度频谱的直流分量和所有谐波幅值组成的集合中最大的一项替换为期望幅值，获得电机转矩脉动期望控制向量；根据电机转矩脉动期望控制向量和选取出的数学关系矩阵，确定电流的期望频谱；根据电流的期望频谱对电机电流进行控制。实现了对电机转矩脉动的有效抑制。

技术研发人员：解兆延,王知学,李小伟,张云,吴思浩,刘广敏,侯恩广,王雪娟
受保护的技术使用者：山东交通学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8