1.考虑数字延时控制的超高速永磁同步电机谐振抑制方法,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得到的带LC滤波器型超高速永磁同步电机的数学模型设计电机电流反馈增益;
所述步骤2的具体过程为:
由步骤1得到的同步旋转坐标系下HSPMSM和LC滤波器的数学模型在s域中建立d轴电流环电机电流反馈主动阻尼控制系统,将s域电机电流Isd(s)乘以电机电流反馈增益Gs(s)并反馈到s域LC滤波器输入电压Uhd(s)上,得到s域d轴电流环电机电流反馈主动阻尼控制的系统传递函数GLC(s),如下公式(1)所示: (1)
其中,Gs(s)表示电机电流反馈增益,Gd(s)表示数字控制延迟;Ls为电机定子电感;Lh为滤波器滤波电感,Ch为滤波器滤波电容;
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(2)所示: (2)
2
定义电机电流反馈增益Gs(s)= Kss ,得到s域d轴电流环电机电流反馈主动阻尼控制的系统传递函数GLC(s),如下公式(3)所示: (3)
其中:Ks为电机电流反馈系数;
步骤3,在步骤2中得到的电机电流反馈增益基础上串联超前相位补偿器;所述步骤3的具体过程为:由于数字控制延时的存在,将电机电流反馈回路等效成一个与电容并联的虚拟阻抗Zeq,表达式如下公式(4)所示: (4)
1.5sTs
将s=jω 代入公式(4),并对式(4)中的延时环节项e 利用欧拉公式进行展开和化简,将式(4)等效为虚拟电阻Req虚拟电感Xeq并联构成的虚拟阻抗Zeq如下公式(5)所示: (5)
其中,ω=2πfs,fs为采样频率,Req(ω)和Xeq(ω)的表达式如下公式(6)所示: (6);
所述步骤3中,相位超前补偿环节Gp(s)能在谐振频率大于fs/6的频率范围里提供相位补偿,在s域中该环节的传递函数表达式如下公式(7)所示: (7)
其中,Kd、a、b均为该环节的补偿参数,满足Kd>0,a>0,b>0。
2.根据权利要求1所述的考虑数字延时控制的超高速永磁同步电机谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤1的具体过程为:同步旋转坐标系d‑q轴下超高速永磁同步电机的数学模型如下公式(8)所示: (8)
其中,Usd、Usq为电机端d‑q轴电压,Isd、Isq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(9)、(10)所示: (9)
(10)
其中,Uhd、Uhq为LC滤波器输入端d‑q轴电压,Ihd、Ihq为LC滤波器输入端d‑q轴电流,Lh为滤波器滤波电感,Ch为滤波器滤波电容。
3.根据权利要求1所述的考虑数字延时控制的超高速永磁同步电机谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤3中,虚拟阻抗Zeq中的阻性分量Req(ω)在0~fs/6频段内呈正阻尼特性,在fs/6~fs/4频段内呈负阻尼特性。
4.根据权利要求3所述的考虑数字延时控制的超高速永磁同步电机谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤3中,参数a用来确定相角最大补偿量Ψm,如下公式(11)所示: (11)
参数b用来确定最大补偿量Ψm所对应的频率点fm,如下公式(12)所示: (12)
该补偿环节可实现0~45°的相位超前,由式(11)可计算出参数a,频率点fm对应fs/6,由式(12)可确定参数b,由此可设计超前相位补偿器。
5.根据权利要求4所述的考虑数字延时控制的超高速永磁同步电机谐振抑制方法,其特征在于:所述步骤3中,加入相位超前补偿环节补偿后的等效阻抗大小如下公式(13)所示: (13)
1.5sTs
将s=jω代入公式(13),并对式(13)中的延时环节项e 利用欧拉公式进行展开和化简如下公式(14)所示: (14)
其中,虚拟电阻Req1(ω)和虚拟电感Xeq1(ω)的表达式如下公式(15)所示:(15)
其中:
(16)
其中,a、b均为相位超前补偿环节Gp(s)的补偿参数。