王燦 王中華 王冬雪 李猛 房文靜

摘? 要：當(dāng)永磁同步電機發(fā)生三相不對稱故障時，電機轉(zhuǎn)矩會產(chǎn)生脈動振蕩。故障狀態(tài)下，定子電流發(fā)生周期性的畸變，進而影響交軸電流iq。根據(jù)PMSM運動方程和轉(zhuǎn)矩方程可知，電機轉(zhuǎn)矩與交軸電流iq存在直接關(guān)系，所以抑制轉(zhuǎn)矩脈動振蕩最直接、最有效的方法在于抑制交軸電流發(fā)生振蕩。文章采用基于迭代學(xué)習(xí)控制的方法，對參考q軸參考電流iqref進行補償，從而達到轉(zhuǎn)矩脈動抑制的效果。

關(guān)鍵詞：PMSM;不對稱故障;ILC;轉(zhuǎn)矩脈動抑制

中圖分類號：TM341? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）10-0123-02

Abstract： When three-phase asymmetric fault occurs in permanent magnet synchronous motor（PMSM）， the motor torque will produce pulsating oscillation. In the fault state， the stator current periodically distorts， which affects the q-axis current i_q. According to the PMSM motion equation and the torque equation， it can be seen that there is a direct relationship between the motor torque and the q-axis currenti_q， so the most direct and effective way to suppress the torque ripple oscillation is to suppress the q-axis current oscillation. In this paper， the method based on Iterative Learning Control（ILC） is used to compensate the q-axis reference currenti_qref， so as to achieve the effect of torque ripple suppression.

Keywords： Permanent Magnet Synchronous Motor（PMSM）; asymmetric fault; ILC; torque ripple suppression

引言

定子繞組故障是永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）常見的故障類型之一，當(dāng)電機本身、連接線纜存在質(zhì)量問題，或者出現(xiàn)絕緣破損時，導(dǎo)致PMSM處于三相定子電阻不對稱故障狀態(tài)下運行。發(fā)生此類故障時，電機轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動振蕩，嚴重時造成設(shè)備損壞，帶來人員傷亡[1-3]。針對上述故障，本文設(shè)計了一種基于迭代學(xué)習(xí)控制（Iterative Learning Control，ILC）的轉(zhuǎn)矩脈動抑制控制策略，通過仿真驗證，本控制策略有效抑制了轉(zhuǎn)矩脈動，從而降低了對設(shè)備和人員的損害。

1 基于ILC的轉(zhuǎn)矩脈動抑制設(shè)計

迭代學(xué)習(xí)控制是一種用來提高系統(tǒng)跟蹤能力的學(xué)習(xí)控制方法，適用于具備重復(fù)運行特性的控制系統(tǒng)[4][5]?；贗LC的PMSM轉(zhuǎn)矩脈動抑制矢量控制框圖如圖1所示。ILC與速度PI調(diào)節(jié)器并聯(lián)，以電機轉(zhuǎn)速偏差作為輸入量，對q軸參考電流進行補償。

基于ILC的轉(zhuǎn)矩脈動抑制設(shè)計主要包括構(gòu)造迭代學(xué)習(xí)控制律和確定系統(tǒng)收斂條件。

1.1 構(gòu)造迭代學(xué)習(xí)控制律

將電機角位置θm作為迭代周期，θm=m*2π，其中m=1，2，3…。本文設(shè)計了一種帶遺忘因子的PI型閉環(huán)迭代學(xué)習(xí)律，可以描述為：

1.2 確定系統(tǒng)收斂條件

迭代學(xué)習(xí)控制學(xué)習(xí)律必須滿足收斂條件，否者對電機運行造成更大影響。根據(jù)電機運動方程可以構(gòu)造以下函數(shù)：

3 結(jié)束語

本文進行了三相不對稱故障狀態(tài)下的PMSM轉(zhuǎn)矩脈動抑制的研究，包括理論推導(dǎo)和系統(tǒng)仿真。通過Simulink仿真，采用ILC的抑制控制策略后，故障狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)有了明顯的降低，驗證了本文算法的有效性。

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