1.带LC滤波器型超高速永磁同步电机的谐振抑制方法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1,建立带LC滤波器型超高速永磁同步电机的d‑q轴数学模型;
步骤2,通过步骤1建立的超高速永磁同步电机的数学模型设计电机绕组电流反馈增益,根据该反馈增益得到等效电容电流反馈主动阻尼回路的系统传递函数;
步骤3,设计由步骤2中的绕组电流反馈增益中的等效电容电流反馈系数,根据该反馈系数计算电机绕组电流反馈增益Gs(s)的值。
2.根据权利要求1所述的带LC滤波器型超高速永磁同步电机的谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤1的具体过程为:同步旋转坐标系下永磁同步电机的数学模型如下公式(1)所示:其中:Ud、Uq分别为电机端d‑q轴电压,Id、Iq为电机端d‑q轴电流,Rs为电机定子电阻,Ls为电机定子电感;ωe为转子角速度,Ψf为永磁体磁链;
同步旋转坐标系下LC滤波器的数学模型如下公式(2)、(3)所示:其中,Ufd、Ufq分别为LC滤波器输入端d‑q轴电压,Ifd、Ifq为LC滤波器输入端d‑q轴电流,Lf为滤波器滤波电感,Cf为滤波器滤波电容。
3.根据权利要求2所述的带LC滤波器型超高速永磁同步电机的谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤2的具体过程为:由于永磁同步电机d‑q轴对称,仅对q轴进行分析,由步骤1得到的同步旋转坐标系下PMSM和LC滤波器的数学模型得到s域q轴电流环等效电容电流反馈主动阻尼回路的系统传递函数GLCL‑R(s),具体如下公式(4)所示:其中:Gd(s)表示数字延迟,Gs(s)表示电机绕组电流反馈增益,Iq(s)表示s域q轴电机电流,Ufq(s)表示s域LC滤波器输入端q轴电压;
前向路径产生1.5Ts的数字延迟,Ts为采样周期,延时函数表示为如下公式(5):2
定义电机绕组电流反馈增益Gs(s)=KrCfLfs ,得到s域q轴电流环等效电容电流反馈主动阻尼回路的系统传递函数GLCL‑R(s)表示为如下公式(6):其中:Kr为等效电容电流反馈系数。
4.根据权利要求3所述的带LC滤波器型超高速永磁同步电机的谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤3的具体过程为:将滤波电感电压Ul(s)到电机电流Iq(s)传递函数表示为G1(s),滤波电感电压Ul(s)到滤波电容电压Uc(s)传递函数表示为G2(s),滤波电感电压Ul(s)到滤波电容电流Ic(s)传递函数表示为G3(s),建立等效电容电流反馈主动阻尼控制系统的s域模型,滤波电感电压Ul(s)到电机电流Iq(s)的s域传递函数为如下公式(7)所示:其中,ωr是谐振角频率,表示为如下公式(8)所示:其中,fr是谐振频率;
滤波电感电压Ul(s)到滤波电容电压Uc(s)的s域传递函数为如下公式(9)所示:滤波电感电压Ul(s)到滤波电容电流Ic(s)的s域传递函数为如下公式(10)所示:采用零阶保持离散化方法对G1(s)、G2(s)和G3(s)进行离散,G1(s)、G2(s)和G3(s)的离散域表达式G1(z)、G2(z)和G3(z)如下公式(11)、(12)、(13)所示:‑1
数字控制延迟在离散域中用Z 表示,根据G1(z)、G2(z)和G3(z)得到等效电容电流反馈主动阻尼控制的离散域系统的开环传递函数如下公式(14)所示:提取式(14)中Top(z)的分母如下公式(15)所示:
2 3
Den(z)=sinωrTs+(Lf‑KrcosωrTs)z+(Kr‑2LfcosωrTs)z+Lfz (15)根据朱利判据确定开环传递函数Top(z)的稳定条件,如下公式(16)所示:由于数字控制延时的存在,将等效电容电流反馈回路系数Kr等效成一个与电容并联的虚拟阻抗Zeq,虚拟阻抗Zeq表达式如下公式(17)所示:将虚拟阻抗Zeq用复数形式表示,如下公式(18)所示:Zeq(ω)=Req(ω)+jXeq(ω) (18)其中,ω=2πfs,fs为采样频率,Req和Xeq如下公式(19)、(20)所示:Req(ω)=Kscos(1.5ωTs) (19)Xeq(ω)=Kssin(1.5ωTs) (20)其中, 当0
此外,Kr应使系统输出阻抗在易谐振频段具有足够的相位裕度(PM),相位裕度的取值范围为[30°,60°],所以还要满足如下公式(21)所示:
30°≤PM≤60° (21)
根据朱利判据稳定条件,等效电容电流反馈系数Kr表示为如下公式(22):所以电机绕组电流反馈增益Gs(s)表示为如下公式(23):
5.根据权利要求4所述的带LC滤波器型超高速永磁同步电机的谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤3中,选用 其中,0