阅读说明：本技术 电机设备及抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统和方法 (Motor equipment and system and method for inhibiting steady-state rotating speed pulsation of permanent magnet synchronous motor ) 是由 王宇 沈文 王二峰 吴轩钦 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统,包括：永磁同步电机控制系统主体；信号调理模块,用于接收电流反馈信号并提取出位置跟踪误差信号ε(Δθ)；观测模块,用于根据接收的输入信号ε′(Δθ)输出位置反馈信号<Image he="84" wi="54" file="DDA0002500158670000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>以及转速反馈信号<Image he="74" wi="92" file="DDA0002500158670000012.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>以使永磁同步电机控制系统主体根据位置反馈信号<Image he="83" wi="54" file="DDA0002500158670000013.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>以及转速反馈信号<Image he="73" wi="64" file="DDA0002500158670000014.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>进行永磁同步电机的闭环反馈控制；脉动补偿模块,用于基于观测模块的输出信号,构建出针对第n次谐波的补偿信号ε<Sup>cn</Sup>(Δθ),以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波,其中,ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε<Sup>cn</Sup>(Δθ)。应用本申请的方案,可以对永磁同步电机稳态转速脉动进行有效的抑制。本申请还提供了一种电机设备及抑制永磁同步电机稳态转速脉动的方法,具有相应效果。(The application discloses system for restraining permanent magnet synchronous motor steady state rotational speed pulsation includes: a permanent magnet synchronous motor control system main body; the signal conditioning module is used for receiving the current feedback signal and extracting a position tracking error signal (delta theta); an observation module for outputting a position feedback signal based on the received input signal' (Δ θ) And a rotational speed feedback signal So that the main body of the permanent magnet synchronous motor control system feeds back signals according to the position And a rotational speed feedback signal Carrying out closed-loop feedback control on the permanent magnet synchronous motor; a ripple compensation module for constructing a compensation signal for the nth harmonic based on the output signal of the observation module cn (Δ θ) to cancel an nth harmonic contained in the position tracking error signal (Δ θ), wherein (' (Δ θ) — (Δ θ) - cn (Δ θ). By applying the scheme of the application, the steady-state rotating speed pulsation of the permanent magnet synchronous motor can be effectively inhibited. The application also provides motor equipment and a method for inhibiting the steady-state rotating speed pulsation of the permanent magnet synchronous motor, and the motor equipment and the method have corresponding effects.)

电机设备及抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统和方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种电机设备及抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统和方法。

背景技术

永磁同步电机因其转矩密度大，能效高的优点而广泛应用于多种工业场合中，特别是拉丝机，注塑机，起重提升等场合通常要求电机在低速下具备大转矩输出的能力。为满足这样的需求，电机在运行过程中须保持较为精确的转子磁场定向。而出于系统成本和可靠性方面的考虑，实际方案中往往选择无感矢量观测器代替成本较高的位置传感器来实现转子位置信息的获取。

当永磁同步电机低速运行时，通常选用的是基于高频电压注入的无感矢量控制算法，该算法相比与反电动势检测算法具有更高的信噪比，能够更可靠地估计转子磁场位置，达到更好的转速和转矩控制效果。例如图1为常用的基于高频电压注入的永磁同步电机无感矢量控制结构框图。

在高频注入算法中，观测器的输入是从高频电流响应中提取出的位置跟踪误差信号。在电机运行过程中，由于电流采样的零漂、增益误差和逆变器的死区效应，分别会在观测器的输入信号中产生1次，2次和6次谐波，这些谐波经过闭环观测器放大后，会产生谐波形式的转速观测误差以及位置观测误差，并且叠加到转速以及位置的反馈信号中，由此产生了转速响应的低频脉动。

针对该低频脉动问题，通过一些硬件方法可以有效解决，例如采用高精度低温漂的运算放大器与模数转换器减小电流采样误差，根据三相输出电压的测量值对驱动脉冲进行修正抑制死区效应等，但这类方法会大幅增加成本，仅在部分高端应用场合中使用。还有的方案采用基于电流谐波检测的方法对电流采样值进行在线校正或者对指令定子电压进行在线补偿，虽然能抑制电机的稳态转速脉动且不需要电机的参数信息，但仅适用于非高频电压注入的基波电流控制。

综上所述，如何有效地抑制永磁同步电机稳态转速脉动，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机设备及抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统和方法，以有效地抑制永磁同步电机稳态转速脉动。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统，包括

永磁同步电机控制系统主体；

信号调理观测器，且所述信号调理观测器包括：

信号调理模块，用于接收电流反馈信号并提取出位置跟踪误差信号ε(Δθ)；

观测模块，用于根据接收的输入信号ε′(Δθ)输出位置反馈信号以及转速反馈信号以使所述永磁同步电机控制系统主体根据所述位置反馈信号以及所述转速反馈信号进行永磁同步电机的闭环反馈控制；

脉动补偿模块，用于基于所述观测模块的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，以抵消所述位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波，其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。

优选的，所述脉动补偿模块包括：

谐波幅值提取单元，用于基于所述观测模块的输出信号，提取出所述输出信号中的第n次谐波的谐波幅值K_n；

积分调节单元，用于对所述谐波幅值K_n进行调节得到所述积分调节单元的输出K_cps；以使得经过调节之后输出的K_cps等于所述位置跟踪误差信号ε(Δθ)中的第n次谐波的谐波幅值；

输出单元，用于将作为所述补偿信号ε^cn(Δθ)进行输出；其中，为所述观测模块输入的角频率为的谐波信号与所述观测模块输出的相同角频率的谐波信号之间的相位差。

优选的，所述观测模块为由一个PI环节以及一个积分环节构成的观测模块，所述观测模块的输入信号到输出的位置反馈信号的传递函数表示为：其中，s为复频域算子，ω_n为所述观测模块的带宽；且 为给定转速信号。

优选的，所述谐波幅值提取单元，具体用于：

将所述观测模块输出的所述位置反馈信号减去基波分量将得出的差值与相乘之后输入至低通滤波环节，以提取出所述位置反馈信号中包括的第n次谐波的谐波幅值K_n，其中，为给定转速信号。

优选的，还包括：

补偿触发抉择模块，用于判断所述永磁同步电机是否处于稳态运行阶段，如果是，则允许所述脉动补偿模块输出所述补偿信号ε^cn(Δθ)，如果否，将所述脉动补偿模块输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

优选的，所述补偿触发抉择模块具体用于：

当判断出成立，且成立的持续时长大于等于预设的第一时长阈值时，确定所述永磁同步电机处于稳态运行阶段，并允许所述脉动补偿模块输出所述补偿信号ε^cn(Δθ)；

当判断出不成立，或者判断出成立但是成立的持续时长小于所述第一时长阈值时，确定所述永磁同步电机不处于稳态运行阶段，将所述脉动补偿模块输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

优选的，所述脉动补偿模块构建出的补偿信号ε^cn(Δθ)为针对第1次谐波的第一补偿信号ε^c1(Δθ)；

还包括：

第二脉动补偿模块，用于基于所述观测模块的输出信号，构建出针对第2次谐波的第二补偿信号ε^c2(Δθ)，以抵消所述位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第2次谐波；

第三脉动补偿模块，用于基于所述观测模块的输出信号，构建出针对第6次谐波的第三补偿信号ε^c6(Δθ)，以抵消所述位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第6次谐波；

其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^c1(Δθ)-ε^c2(Δθ)-ε^c6(Δθ)。

一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的方法，包括

永磁同步电机控制系统主体；

信号调理观测器，且所述信号调理观测器包括：

信号调理模块接收电流反馈信号并提取出位置跟踪误差信号ε(Δθ)；

观测模块根据接收的输入信号ε′(Δθ)输出位置反馈信号以及转速反馈信号以使所述永磁同步电机控制系统主体根据所述位置反馈信号以及所述转速反馈信号进行永磁同步电机的闭环反馈控制；

脉动补偿模块基于所述观测模块的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，以抵消所述位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波，其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。

优选的，还包括：

补偿触发抉择模块判断所述永磁同步电机是否处于稳态运行阶段，如果是，则允许所述脉动补偿模块输出所述补偿信号ε^cn(Δθ)，如果否，将所述脉动补偿模块输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

一种电机设备，包括上述任一项所述的抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统。

应用本发明实施例所提供的技术方案，通过信号补偿来抑制永磁同步电机稳态转速脉动，因此不会提高方案的实施成本，也能够适用于基于高频电压注入的永磁同步电机无感矢量控制的方案。而具体实施补偿时，本申请是设置了脉动补偿模块，是考虑到观测模块的输出信号中含有谐波信息，因此可以基于输出信号构建出针对第n次谐波的补偿信号。即脉动补偿模块可以基于观测模块的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，从而抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波，补偿后的信号也即观测模块的输入信号便可以表示为ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。可以看出，由于本申请根据观测模块的输出信号，对观测模块的输入信号进行了补偿，实现了对永磁同步电机稳态转速脉动的有效抑制。此外，还能改善观测的动态性能，不会大幅增加硬件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基于高频电压注入的永磁同步电机无感矢量控制结构框图；

图2为本发明中一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统的结构示意图；

图3为本发明一种

具体实施方式

中的抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统的结构示意图；

图4为本发明一种具体实施方式中的脉动补偿模块的结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式中的补偿前后效果对比图；

图6本发明中一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的方法的实施流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统，可以对永磁同步电机稳态转速脉动进行有效的抑制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图2，图2为本发明中一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统的结构示意图，该抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统可以包括

永磁同步电机控制系统主体；

信号调理观测器，且信号调理观测器包括：

信号调理模块10，用于接收电流反馈信号并提取出位置跟踪误差信号ε(Δθ)；

观测模块20，用于根据接收的输入信号ε′(Δθ)输出位置反馈信号以及转速反馈信号以使永磁同步电机控制系统主体根据位置反馈信号以及转速反馈信号进行永磁同步电机的闭环反馈控制；

脉动补偿模块30，用于基于观测模块20的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波，其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。

本申请的图2以及后文的图3中均未示出永磁同步电机控制系统主体，永磁同步电机控制系统主体，表示的是永磁同步电机控制系统中除了信号调理观测器的剩余部分，而永磁同步电机控制系统主体的具体结构可以参阅现有的相关资料，本申请不再展开说明。例如图1便是一种常用的基于高频电压注入的永磁同步电机无感矢量控制结构框图，电压脉冲u_pul是高频量。但是需要指出的是，本申请的方案，虽然特别适用于基于高频电压注入法的无感矢量控制中，但是与此同时，也仍然可以应用在其他的基于闭环观测器的无感矢量控制中，即永磁同步电机控制系统主体的具体结构也可以是图1之外的其他类型的结构。

信号调理观测器可以由信号调理模块10，观测模块20以及脉动补偿模块30构成。

信号调理模块10可以接收电流反馈信号并提取出位置跟踪误差信号ε(Δθ)，信号调理模块10的具体构成可以根据实际情况进行设定和调整，可以参阅现有的相关设计。

例如图3的一种具体实施方式中，信号调理模块10接收的电流反馈信号具体为α-β坐标系下的电流反馈信号i_α,β，通过坐标变换可以得到dq坐标系下的电流反馈信号i_dm,qm，需要强调的是，图3的该种实施方式中，电流反馈信号i_dm,qm并不是在标准的dq坐标系下，而是滞后了d轴45°，也就是图3中的信号调理模块10中进行的-π/4的调节。当然，在其他实施方式中，也可以不对d轴进行滞后，而是选用标准的dq坐标系，并不影响本发明的实施，即本申请的方案可以选用现有的多种信号调理模块10的设计。经过坐标变换之后，再通过带通滤波便可以得到其中的高频量最后经过信号解调，可以得到信号调理模块10的输出量ε(Δθ)，表示的是位置跟踪误差信号。

观测模块20的内部具体构成也可以参照现有的设计，例如一种常用的结构便是图3所示的方案，观测模块20为由一个PI环节以及一个积分环节构成的观测模块20，且图3的具体实施方式中，该积分环节的积分系数为1。当然，其他具体场合中，可以根据实际需要适应性地调整观测模块20的内部结构。

在传统的设计中，直接将信号调理模块10的输出ε(Δθ)作为观测模块20的输入，本申请的方案中，是对ε(Δθ)进行了补偿之后，再输入至观测模块20。即本申请的方案中，观测模块20是根据接收的输入信号ε′(Δθ)输出位置反馈信号以及转速反馈信号以使永磁同步电机控制系统主体根据位置反馈信号以及转速反馈信号进行永磁同步电机的闭环反馈控制。

本申请考虑到，由于观测模块20具有明确的传递函数，因此，观测模块20的输入信号中的谐波与观测模块20的输出信号中包含的谐波观测误差波具有明确的幅值关系和相位关系，因此，本申请考虑通过观测模块20输出信号中的谐波信息，构造出相应的补偿量对观测模块20的输入谐波进行补偿。

具体的，本申请设置了脉动补偿模块30，脉动补偿模块30可以基于观测模块20的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波，其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。

通常，脉动补偿模块30可以设计为基于观测模块20输出的位置反馈信号构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)的结构。

在本发明的一种具体实施方式中，脉动补偿模块30可以包括：

谐波幅值提取单元，用于基于观测模块20的输出信号，提取出输出信号中的第n次谐波的谐波幅值K_n；

积分调节单元，用于对谐波幅值K_n进行调节得到积分调节单元的输出K_cps；以使得经过调节之后输出的K_cps等于位置跟踪误差信号ε(Δθ)中的第n次谐波的谐波幅值；

输出单元，用于将作为补偿信号ε^cn(Δθ)进行输出；其中，为观测模块20输入的角频率为的谐波信号与观测模块20输出的相同角频率的谐波信号之间的相位差。

谐波幅值提取单元需要基于观测模块20的输出信号，提取出输出信号中的第n次谐波的谐波幅值K_n，谐波幅值提取单元具体的提取方式可以根据实际需要进行设计，例如图4采用的具体实施方式是一种类比幅值提取的方式，具体的，在图4的实施方式中，谐波幅值提取单元具体用于：

将观测模块20输出的位置反馈信号减去基波分量将得出的差值与相乘之后输入至低通滤波环节，以提取出位置反馈信号中包括的第n次谐波的谐波幅值K_n，其中，为给定转速信号。

考虑到位置反馈信号的组成，将位置反馈信号减去基波分量之后，可以得到直流偏置量以及n次谐波的谐波分量，考虑到这n次谐波的谐波分量中，通常只会有某一种谐波分量较为明显，因此用公式可以表示为：

可以看出，该式子中，列出了直流偏置量K₀以及n次谐波中的第n次谐波的谐波分量n可以根据实际需要进行选取，即本申请可以根据需要针对n次谐波中的任意一种谐波进行补偿，当然，实际应用中，n通常会选取为1，2，6中的某一个数值。

将相乘，可以得到：

可以看出，再通过低通滤波环节，便可以提取出第n次谐波分量的幅值K_n。并且需要强调的是，为了避免误差，谐波幅值提取单元中的该低通滤波环节，应当选取截止角频率远低于的低通滤波环节。

此外还需要指出的是，如前文的描述，这一式子中仅是列出了直流偏置量K₀以及n次谐波中的第n次谐波的谐波分量是考虑到通常只会有某一种谐波分量较为明显，即，这一式子的成立条件为观测模块20输出的位置反馈信号的中仅包含单个频率的谐波。但是，即使位置反馈信号中同时含有2种或者更多种的不同频率的谐波时，即，即使这一式子的右侧除了n，2n次正弦量外还需要增加其他频率的正弦量，通过设定的低通滤波环节，仍然可以使得提取出的直流量是第n次谐波分量的幅值量K_n。

也就是说，无论位置反馈信号中同时含有几种不同频率的谐波，将位置反馈信号减去基波分量再将得出的差值与相乘之后输入至低通滤波环节之后，都能够提取出位置反馈信号中包括的第n次谐波的谐波幅值K_n。当然，如上文的描述，该低通滤波环节应当选取截止角频率远低于的低通滤波环节。

谐波幅值提取单元提取出了第n次谐波的谐波幅值K_n，但是，并不能直接基于K_n构造出补偿信号，因为该谐波幅值K_n是观测模块20的输出信号中的谐波幅值K_n，而本申请的补偿信号ε^cn(Δθ)是对观测模块20的输入进行的补偿，因此，还需要进行幅值的转换。

而在进行幅值的转换时，该种具体实施方式由一个积分调节单元来实现，具体的，该积分调节单元可以对谐波幅值K_n进行调节得到积分调节单元的输出K_cps；以使得经过调节之后输出的K_cps等于位置跟踪误差信号ε(Δθ)中的第n次谐波的谐波幅值；即积分调节单元输出的K_cps表示的是一个幅值量，数值应当等于跟踪误差信号ε(Δθ)中的第n次谐波的谐波幅值。

可以理解的是，积分调节单元可以将K_n＝0作为调节目标，按照闭环调节的规律，当K_n为0时，补偿回路达到稳态，此时观测模块20输出的信号中第n次谐波的含量为0，相应的电机转速脉动也就得以消除。积分调节单元的积分系数Kc则可以基于实际应用中对于脉动抑制速率的要求进行相适应的设定。

积分调节单元的输出K_cps是基于观测模块20输出的位置反馈信号中的谐波信息而确定出的观测模块20输入信号中的第n次谐波的幅值，因此，将K_cps乘以便可以确定出补偿信号ε^cn(Δθ)。即输出单元可以将作为补偿信号ε^cn(Δθ)进行输出。

其中，为观测模块20输入的角频率为的谐波信号与观测模块20输出的相同角频率的谐波信号之间的相位差。

的具体取值会受到观测模块20的结构的影响。例如当观测模块20是图3的结构时，观测模块20为由一个PI环节以及一个积分环节构成的观测模块20，观测模块20的输入信号到输出的位置反馈信号的传递函数为典型的II型传递函数，可以表示为：其中，s为复频域算子，ω_n为观测模块20的带宽；则 为给定转速信号。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，考虑到本申请上述的抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统，通常是在电机的稳态运行阶段有效，因此，为了避免对观测模块20的动态性能造成影响，一种具体实施方式中，可以仅在稳态运行时启用补偿。

即该种实施方式中，还可以包括：

补偿触发抉择模块40，用于判断永磁同步电机是否处于稳态运行阶段，如果是，则允许脉动补偿模块30输出补偿信号ε^cn(Δθ)，如果否，将脉动补偿模块30输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

例如图3和图4的实施方式中，均是采用了有补偿触发抉择模块40的设计。

补偿触发抉择模块40具体采用的判断永磁同步电机是否处于稳态运行阶段的方式则可以根据实际需要进行选取，例如在本发明的一种具体实施方式中，补偿触发抉择模块40可以具体用于：

当判断出成立，且成立的持续时长大于等于预设的第一时长阈值时，确定永磁同步电机处于稳态运行阶段，并允许脉动补偿模块30输出补偿信号ε^cn(Δθ)；

当判断出不成立，或者判断出成立但是成立的持续时长小于第一时长阈值时，确定永磁同步电机不处于稳态运行阶段，将脉动补偿模块30输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

图3以及图4中，当确定永磁同步电机处于稳态运行阶段时，sw便可以取值为1，相应的，当确定永磁同步电机不处于稳态运行阶段时，sw便可以取值为0。第一时长阈值的具体取值也可以根据实际情况进行设定，例如可以设置为30ms。

此外需要说明的是，本申请的前述实施方式中，都是以第n次谐波为例进行说明，即，前述实施方式描述的是针对某一种频率的谐波进行补偿，当然，n可以任意选取。在少部分场合中，会有同时存在两种或更多种频率的谐波的情况，例如，在电机的实际运行中，死区效应和电流采样误差可能会同时出现。针对同时存在两种或更多种频率的谐波的情况，一种可选方式是对最明显的谐波进行补偿，例如，在1Hz以下的运行范围内，死区效应的影响较为明显，转速脉动主要体现为6倍频脉动，此时，补偿谐波的次数n可以设置为6。当运行频率高于1Hz时，电流采样误差的影响更为明显，转速脉动主要体现为一倍或二倍频脉动，此时，补偿谐波的次数n应设置为1或2，具体可根据硬件平台的实际情况进行设置。

图5所示为电机运行频率为0.5Hz时，采用补偿前后的稳态响应对比，从对比结果可以看出，本发明采用的补偿方案能够对转速脉动进行有效抑制。

此外，也可以是同时对2种或2种以上的不同频率的谐波进行补偿。

例如，在本发明的一种具体实施方式中，脉动补偿模块30构建出的补偿信号ε^cn(Δθ)为针对第1次谐波的第一补偿信号ε^c1(Δθ)；

还可以包括：

第二脉动补偿模块，用于基于观测模块20的输出信号，构建出针对第2次谐波的第二补偿信号ε^c2(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第2次谐波；

第三脉动补偿模块，用于基于观测模块20的输出信号，构建出针对第6次谐波的第三补偿信号ε^c6(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第6次谐波；

其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^c1(Δθ)-ε^c2(Δθ)-ε^c6(Δθ)。

该种实施方式中，便是设置了3个并列的脉动补偿模块30，分别对1次，2次以及6次谐波进行补偿。可以理解的是，该实施方式中的第二脉动补偿模块30以及第三脉动补偿模块30的具体结构可以参阅上文对脉动补偿模块30的描述，此处便不再重复说明。由于该种实施方式中对1次，2次以及6次谐波均进行了补偿，有利于进一步地提高抑制永磁同步电机稳态转速脉动的效果。并且，1次，2次以及6次谐波也是出现频率最高的3种谐波。

也就是说，当需要对M种谐波进行补偿时，设定M个并列的脉动补偿模块即可，M为正整数。

应用本发明实施例所提供的技术方案，通过信号补偿来抑制永磁同步电机稳态转速脉动，因此不会提高方案的实施成本，也能够适用于基于高频电压注入的永磁同步电机无感矢量控制的方案。而具体实施补偿时，本申请是设置了脉动补偿模块30，是考虑到观测模块20的输出信号中含有谐波信息，因此可以基于输出信号构建出针对第n次谐波的补偿信号。即脉动补偿模块30可以基于观测模块20的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，从而抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波，补偿后的信号也即观测模块20的输入信号便可以表示为ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。可以看出，由于本申请根据观测模块20的输出信号，对观测模块20的输入信号进行了补偿，实现了对永磁同步电机稳态转速脉动的有效抑制。此外，还能改善观测的动态性能，不会大幅增加硬件成本。

相应于上面的系统实施例，本发明实施例还提供了一种抑制永磁同步电机稳态转速脉动的方法，可与上文相互对应参照。可参阅图6，该抑制永磁同步电机稳态转速脉动的方法可以包括：

步骤S101：信号调理模块接收电流反馈信号并提取出位置跟踪误差信号ε(Δθ)；

步骤S102：观测模块根据接收的输入信号ε′(Δθ)输出位置反馈信号以及转速反馈信号以使永磁同步电机控制系统主体根据位置反馈信号以及转速反馈信号进行永磁同步电机的闭环反馈控制；

步骤S103：脉动补偿模块基于观测模块的输出信号，构建出针对第n次谐波的补偿信号ε^cn(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第n次谐波；

其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^cn(Δθ)。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S103具体包括：

步骤一：谐波幅值提取单元基于观测模块的输出信号，提取出输出信号中的第n次谐波的谐波幅值K_n；

步骤二：积分调节单元对谐波幅值K_n进行调节得到积分调节单元的输出K_cps；以使得经过调节之后输出的K_cps等于位置跟踪误差信号ε(Δθ)中的第n次谐波的谐波幅值；

步骤三：输出单元将作为补偿信号ε^cn(Δθ)进行输出；其中，为观测模块输入的角频率为的谐波信号与观测模块输出的相同角频率的谐波信号之间的相位差。

在本发明的一种具体实施方式中，观测模块为由一个PI环节以及一个积分环节构成的观测模块，观测模块的输入信号到输出的位置反馈信号的传递函数表示为：其中，s为复频域算子，ω_n为观测模块的带宽；且 为给定转速信号。

在本发明的一种具体实施方式中，上述步骤一具体包括：

谐波幅值提取单元将观测模块输出的位置反馈信号减去基波分量将得出的差值与相乘之后输入至低通滤波环节，以提取出位置反馈信号中包括的第n次谐波的谐波幅值K_n，其中，为给定转速信号。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

补偿触发抉择模块判断永磁同步电机是否处于稳态运行阶段，如果是，则允许脉动补偿模块输出补偿信号ε^cn(Δθ)，如果否，将脉动补偿模块输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

在本发明的一种具体实施方式中，补偿触发抉择模块判断永磁同步电机是否处于稳态运行阶段，如果是，则允许脉动补偿模块输出补偿信号ε^cn(Δθ)，如果否，将脉动补偿模块输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0，具体包括：

当判断出成立，且成立的持续时长大于等于预设的第一时长阈值时，确定永磁同步电机处于稳态运行阶段，并允许脉动补偿模块输出补偿信号ε^cn(Δθ)；

当判断出不成立，或者判断出成立但是成立的持续时长小于第一时长阈值时，确定永磁同步电机不处于稳态运行阶段，将脉动补偿模块输出的补偿信号ε^cn(Δθ)调整为0。

在本发明的一种具体实施方式中，脉动补偿模块构建出的补偿信号ε^cn(Δθ)为针对第1次谐波的第一补偿信号ε^c1(Δθ)；

还包括：

第二脉动补偿模块基于观测模块的输出信号，构建出针对第2次谐波的第二补偿信号ε^c2(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第2次谐波；

第三脉动补偿模块基于观测模块的输出信号，构建出针对第6次谐波的第三补偿信号ε^c6(Δθ)，以抵消位置跟踪误差信号ε(Δθ)中包含的第6次谐波；

其中，ε′(Δθ)＝ε(Δθ)-ε^c1(Δθ)-ε^c2(Δθ)-ε^c6(Δθ)。

相应于上面的方法和系统实施例，本发明实施例还提供了一种电机设备，该电机设备可以包括上述任一实施例中的抑制永磁同步电机稳态转速脉动的系统，可与上文相互对应参照，此处不再重复说明。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。