本发明涉及一种同步永磁电机，尤其是涉及一种使用于同步永磁电机转矩控制的转矩脉动抑制方法及控制装置。
背景技术：
1、同步永磁电机是机电系统的心脏，实现电能与机械能变换，由定子线圈产生的旋转磁场与转子永磁体磁场的相互作用而产生转矩。如果同步电动机工作时存在转矩脉动成分,会造成与电机相连接部件的共振及噪音的产生，或者使伺服电机的位置精度及速度精度的降低或者使其他部件破损；产生转矩脉动的代表原因包括电机转子磁钢磁通的谐波成分的存在，图9中为产生转矩脉动的典型磁通的谐波次数。
2、现有技术中为解决电机转矩脉动现象通常采用的转矩脉动抑制方法是：直接注入一个补偿电流，由补偿电流产生的脉动来抵消原有的脉动，来达到期望转矩脉动抵消效果（见图10、图11）。
3、电机转矩=原有转矩+原有脉动+补偿电流产生的脉动
4、或者，注入一个补偿电压，间接产生一个补偿电流。
5、上述基于电机控制技术来抑制转矩脉动方法包括采用补偿电流iqh*的前馈控制法--数据表方法（见图7）和采用补偿电流iqh*的负反馈控制方法（见图8）。
6、日本公开特许第3852289号的永久磁石式同步电机控制装置，存在的问题为：补偿电流导出里需要用到的磁钢磁通的谐波含量及其相位被作为已知条件。但是，对于同步电机个体，其谐波幅值及其相位会出现偏差，并非固定值；日本公开专利号第7218700号的电机控制装置，存在的问题为：指令生成部用到固定指令0或者数据表，因为对于每个同步电机个体及其谐波成分并非固定值，因此对转矩脉动的额抑制效果会产生偏差；而且，此专利对应的是由电流谐波引起的转矩脉动，并不能用于磁钢磁通的谐波成分引起的转矩脉动的抑制；即便应用于磁钢磁通的谐波成分引起的转矩脉动的抑制，此专利亦没有考虑电机个体的基波和谐波的相位的偏差。
技术实现思路
1、本发明通过解决同步电机转矩脉动抑制控制时，因电机个体的磁钢尺寸和嵌入位置存在的偏差而使磁通谐波的大小和相位发生变化，从而导致电机个体的转矩脉动抑制效果不同这个问题，以及电机负载轻重变化和转速高低变化时需要不同的补偿电流这个问题，为磁钢嵌入式电机（ipm）的转矩脉动抑制提供了一种新颖的转矩脉动负反馈控制方法，使电机个体的磁钢即便存在偏差也能保持良好的转矩脉动抑制效果。
2、本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种基于补偿电流负反馈控制的转矩脉动抑制方法，其特征在于：
3、a1.采用补偿电流负反馈控制，由补偿电流生成部来生成补偿电流；
4、a2.根据磁钢嵌入式同步电机（ipm电机）的电压方程，推测反电动势；
5、a3.从d轴和q轴反电动势里分离出谐波成分；
6、a4.算出q轴磁钢磁通谐波的幅值和相位；
7、a5.算出d轴磁钢磁通谐波的幅值和相位；
8、a6.计算出d轴和q轴补偿电流的幅值指令和相位指令；
9、a7.从d轴和q轴的实际电流里分离出谐波成分的幅值和相位；
10、a8.使电流的谐波成分的幅值和相位，通过负反馈控制，分别跟随相应的幅值指令和相位指令；
11、a9.负反馈的输出被注入到q轴和d轴电流指令上，实现电机的转矩脉动抑制控制。
12、可实现因电机个体的磁钢尺寸和嵌入位置存在的偏差而使磁通谐波的大小和相位发生变化时，以及电机负载轻重变化和转速高低变化时良好的矩脉动抑制效果。
13、在补偿电流生成部中设置补偿电流幅值指令生成部，在补偿电流幅值指令生成部，分别对推算出的反电动势的d轴和q轴成分，乘以以电机转角为变量的演算子sin和cos，分别算出d轴磁钢磁通谐波成分的幅值和相位，及q轴磁钢磁通谐波成分的幅值和相位，再分别推算出d轴补偿电流的幅值指令和q轴补偿电流的幅值指令。提高磁钢磁通谐波的大小变化时对电机转矩脉动的抑制效果。
14、在补偿电流生成部中设置补偿电流相位指令生成部，在补偿电流相位指令生成部，分别对推算出的反电动势的d轴和q轴成分，乘以以电机转角为变量的演算子sin和cos，分别算出d轴磁钢磁通谐波成分的幅值和相位，及q轴磁钢磁通谐波成分的幅值和相位，再分别推算出d轴补偿电流的相位指令和q轴补偿电流的相位指令。提高磁钢磁通谐波的相位变化时对电机转矩脉动的抑制效果。
15、在补偿电流生成部中设置相位控制部，在相位控制部，通过负反馈控制，分别使d轴和q轴的实际电流的相位跟随演算出的相位指令；或者求出相位指令和实际电流的相位的差分的余弦，使之跟随目标值0.5来进行负反馈控制。提高磁钢磁通谐波的相位变化时对电机转矩脉动的抑制效果。
16、在补偿电流幅值指令生成部，分别对推算出的反电动势的d轴和q轴成分，施以带通滤波，通过对滤波后的信后的1个周期或者多个周期搜索最大值，最大值作为为磁钢磁通谐波的幅值；用滤波后的信号除以幅值，再与以电机转角为变量的演算子sin和cos做乘法运算，分别算出d轴和q轴磁钢磁通谐波成分的相位，其后分别推算出d轴补偿电流的幅值指令和q轴补偿电流的幅值指令。提高磁钢磁通谐波的幅值变化时对电机转矩脉动的抑制效果。
17、在补偿电流幅值指令生成部，分别对推算出的反电动势的d轴和q轴成分，施以带通滤波，通过对滤波后的信后的1个周期或者多个周期搜索最大值，最大值作为磁钢磁通谐波的幅值；用滤波后的信号除以幅值，再与以电机转角为变量的演算子sin和cos做乘法运算，分别算出d轴和q轴磁钢磁通谐波成分的相位，其后分别推算出d轴补偿电流的相位和q轴补偿电流的相位指令。提高磁钢磁通谐波的相位变化时对电机转矩脉动的抑制效果。
18、在补偿电流生成部，用电压和电流等推算电机的转速或者转角来代替转速传感器，产生的速度和角度用于以上的d轴和q轴的补偿电流的产生。
19、磁钢嵌入式同步电机（ipm电机）的转矩脉动计算推算公式表示如下。
20、假设只考虑6次和12次转矩脉动，并假设d、q轴电感为已知且其表示为：
21、
22、则电机转矩表示为：
23、
24、其中：ωm为机械角速度，pn为磁钢极对数，电气转速 ωe 的计算式为：ωe=pn×ωm；
25、注入q轴和d轴补偿电流iq6h、iq12h、id6h、id12h来产生一个新的脉动，新的脉动和原有转矩脉动相互抵消，从而使转矩脉动变为0；
26、
27、使公式(6)的②～⑤的转矩脉动分别为0，则可得补偿电流如下：
28、。
29、以公式(7a)、(7b)为例，其可进一步表示为：
30、
31、其中：
32、。
33、本发明申请的另一个发明目的在于提供一种基于补偿电流负反馈控制的转矩脉动抑制控制装置，包括补偿电流负反馈转矩脉动抑制控制装置，其特征在于：采用了上述技术方案之一所述的基于补偿电流负反馈控制的转矩脉动抑制方法，采用多个补偿电流生成部时，多个补偿电流生成部分别产生多个d轴和q轴补偿电流，多个d轴和q轴补偿电流分别对应注入补偿电流负反馈转矩脉动抑制控制装置的电流指令转换部的转换后d轴电流输出和q轴电流输出，对转矩脉动的多个成分进行抑制。
34、本发明的有益效果是：能将磁钢磁通的谐波含量和相位自动抽取演算并生成补偿电流的幅值指令和相位指令，而且在电机负载轻重和转速高低变化时自动演算补偿电流的幅值指令，从而保持良好的转矩脉动抑制效果。