具体实施方式

参照图1-图12，对本发明所述的一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法进行详细说明。

实施例1：一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法，如图3所示，采用了电流环控制器，电流环控制器的输入信号为i_d*、i_q*、d轴定子电流i_d、q轴定子电流i_q和转子电角速度ω_r，电流环控制器的输出信号为u_d*和u_q ^*，i_d*和i_q*是电机给定转矩T_e ^*通过最大转矩电流比控制分配得到给定电流，对电流环控制器的输出信号u_q ^*进行主动阻尼补偿，电流环控制器包括电流解耦控制器和稳定补偿器；i_d*、i_q*、i_d、i_q和ω_r经过电流解耦控制器处理后得到u_d1 ^*和u_q1 ^*；稳定补偿器包括高通滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，直流母线电压u_dc依次经过高通滤波器和第一低通滤波器处理后得到扰动电压u₁，直流母线电压u_dc经过第二低通滤波器处理后得到电压u₂，u₁和u₂经过加法器相加得到电压u₃，电压u₃带入公式后，计算得到稳定补偿器的输出Δu_q，稳定补偿器的具体计算过程如下：

u₁＝u_{dc_PF}

u₃＝u₂+u₁

式中，u_{dc_HPF}为母线电压u_dc经过高通滤波后的值，G_HPF(s)是高通滤波器的传递函数，ω_H等于2πf_HPF，f_HPF为高通滤波器的截止频率；u_{dc_PF}为滤波后电压u_{dc_HPF}经过第一低通滤波器后的值，G_LPF1(s)是第一低通滤波器的传递函数，ω_L1等于2πf_LPF1，f_LPF1为第一低通滤波器的截止频率；G_LPF2(s)是第二低通滤波器的传递函数，ω_L2等于2πf_LPF2，f_LPF2为第二低通滤波器的截止频率；λ为母线电压补偿系数，λ取1左右的值，n为阶数，n一般为2～4；

u_d1 ^*和1相乘后的结果即为电流环控制器的输出u_d*，u_q1 ^*和Δu_q相乘后的结果即为电流环控制器经过主动阻尼补偿后的输出u_q ^*，则电流环控制器的输出表示为：

进一步的，作为本发明实施例1中所述的一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法的一种具体实施方式，电流解耦控制器的控制框图如图4所示，电流解耦控制器的输出为u_d1 ^*和u_q1 ^*，u_d1 ^*和u_q1 ^*的计算过程如下列公式所示：

式中，G_PId(s)是电流环d轴PI调节器的传递函数，G_PIq(s)分别为电流环q轴PI调节器的传递函数，k为控制系数，调节k能够增加系统的稳定性，ψ_f为永磁体磁链。

实施例2：一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法，如图5所示，采用了电流环控制器，电流环控制器的输入信号为i_d*、i_q*、d轴定子电流i_d、q轴定子电流i_q和转子电角速度ω_r，电流环控制器的输出信号为u_d*和u_q ^*，i_d*和i_q*是电机给定转矩T_e ^*通过最大转矩电流比控制分配得到给定电流，对电流环控制器的输出信号u_d*进行主动阻尼补偿，电流环控制器包括电流解耦控制器和稳定补偿器；i_d*、i_q*、i_d、i_q和ω_r经过电流解耦控制器处理后得到u_d1 ^*和u_q1 ^*；稳定补偿器包括高通滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，直流母线电压u_dc依次经过高通滤波器和第一低通滤波器处理后得到扰动电压u₁，直流母线电压u_dc经过第二低通滤波器处理后得到电压u₂，u₁和u₂经过加法器相加得到电压u₃，电压u₃带入公式后，计算得到稳定补偿器的输出Δu_d，稳定补偿器的具体计算过程如下：

u₁＝u_{dc_PF}

u₃＝u₂+u₁

式中，u_{dc_HPF}为母线电压u_dc经过高通滤波后的值，G_HPF(s)是高通滤波器的传递函数，ω_H等于2πf_HPF，f_HPF为高通滤波器的截止频率；u_{dc_PF}为滤波后电压u_{dc_HPF}经过第一低通滤波器后的值，G_LPF1(s)是第一低通滤波器的传递函数，ω_L1等于2πf_LPF1，f_LPF1为第一低通滤波器的截止频率；G_LPF2(s)是第二低通滤波器的传递函数，ω_L2等于2πf_LPF2，f_LPF2为第二低通滤波器的截止频率；λ为母线电压补偿系数，λ取1左右的值，n为阶数，n一般为2～4；

u_d1 ^*和Δu_d相乘后的结果即为电流环控制器经过主动阻尼补偿后的输出u_d*，u_q1 ^*和1相乘后的结果即为电流环控制器的输出u_q ^*，则电流环控制器的输出表示为：

进一步的，作为本发明实施例2中所述的一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法的一种具体实施方式，电流解耦控制器的控制框图如图6所示，电流解耦控制器的输出为u_d1 ^*和u_q1 ^*，u_d1 ^*和u_q1 ^*的计算过程如下列公式所示：

式中，G_PId(s)是电流环d轴PI调节器的传递函数，G_PIq(s)分别为电流环q轴PI调节器的传递函数，k为控制系数，调节k能够增加系统的稳定性，ψ_f为永磁体磁链。

实施例3：一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法，如图7所示，采用了电流环控制器，电流环控制器的输入信号为i_d*、i_q*、d轴定子电流i_d、q轴定子电流i_q和转子电角速度ω_r，电流环控制器的输出信号为u_d*和u_q ^*，i_d*和i_q*是电机给定转矩T_e ^*通过最大转矩电流比控制分配得到给定电流，对电流环控制器的输入信号i_q*进行主动阻尼补偿，电流环控制器包括电流解耦控制器和稳定补偿器；稳定补偿器包括高通滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，直流母线电压u_dc依次经过高通滤波器和第一低通滤波器处理后得到扰动电压u₁，直流母线电压u_dc经过第二低通滤波器处理后得到电压u₂，u₁和u₂经过加法器相加得到电压u₃，电压u₃带入公式后，计算得到稳定补偿器的输出Δi_q，则稳定补偿器的具体计算过程为：

u₁＝u_{dc_PF}

u₃＝u₂+u₁

式中，u_{dc_HPF}为母线电压u_dc经过高通滤波后的值，G_HPF(s)是高通滤波器的传递函数，ω_H等于2πf_HPF，f_HPF为高通滤波器的截止频率；u_{dc_PF}为滤波后电压u_{dc_HPF}经过第一低通滤波器后的值，G_LPF1(s)是第一低通滤波器的传递函数，ω_L1等于2πf_LPF1，f_LPF1为第一低通滤波器的截止频率；G_LPF2(s)是第二低通滤波器的传递函数，ω_L2等于2πf_LPF2，f_LPF2为第二低通滤波器的截止频率；λ为母线电压补偿系数，λ取1左右的值，n为阶数，n一般为2～4；

i_d ^*和1相乘后得到电流解耦控制器的输入i_d1*，i_q ^*和Δi_q相乘后得到电流解耦控制器的输入i_q1 ^*，则用公式表示为：

i_d1*、i_q1*、i_d、i_q和ω_r作为输入量在电流解耦控制器中处理后输出u_d ^*和u_q ^*，电流解耦控制器的输出量u_d ^*和u_q ^*即为电流环控制器的输出。

进一步的，作为本发明实施例3中所述的一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法的一种具体实施方式，如图8所示，电流解耦控制器的计算过程为：

式中，G_PId(s)是电流环d轴PI调节器的传递函数，G_PIq(s)分别为电流环q轴PI调节器的传递函数，k为控制系数，调节k能够增加系统的稳定性，ψ_f为永磁体磁链。

实施例4：一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法，如图9所示，采用了电流环控制器，电流环控制器的输入信号为i_d*、i_q*、d轴定子电流i_d、q轴定子电流i_q和转子电角速度ω_r，电流环控制器的输出信号为u_d*和u_q ^*，i_d*和i_q*是电机给定转矩T_e ^*通过最大转矩电流比控制分配得到给定电流，对电流环控制器的输入信号i_d*进行主动阻尼补偿，电流环控制器包括电流解耦控制器和稳定补偿器；稳定补偿器包括高通滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，直流母线电压u_dc依次经过高通滤波器和第一低通滤波器处理后得到扰动电压u₁，直流母线电压u_dc经过第二低通滤波器处理后得到电压u₂，u₁和u₂经过加法器相加得到电压u₃，电压u₃带入公式后，计算得到稳定补偿器的输出Δi_d，稳定补偿器的具体计算过程为：

u₁＝u_{dc_PF}

u₃＝u₂+u₁

式中，u_{dc_HPF}为母线电压u_dc经过高通滤波后的值，G_HPF(s)是高通滤波器的传递函数，ω_H等于2πf_HPF，f_HPF为高通滤波器的截止频率；u_{dc_PF}为滤波后电压u_{dc_HPF}经过第一低通滤波器后的值，G_LPF1(s)是第一低通滤波器的传递函数，ω_L1等于2πf_LPF1，f_LPF1为第一低通滤波器的截止频率；G_LPF2(s)是第二低通滤波器的传递函数，ω_L2等于2πf_LPF2，f_LPF2为第二低通滤波器的截止频率；λ为母线电压补偿系数，λ取1左右的值，n为阶数，n一般为2～4；

i_d ^*和Δi_d相乘后得到电流解耦控制器的输入i_d1*，i_q ^*和1相乘后得到电流解耦控制器的输入i_q1 ^*，则用公式表达为：

i_d1*、i_q1*、i_d、i_q和ω_r作为输入量在电流解耦控制器中处理后输出u_d ^*和u_q ^*，电流解耦控制器的输出量u_d ^*和u_q ^*即为电流环控制器的输出。

进一步的，作为本发明实施例4中所述的一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法的一种具体实施方式，如图10所示，电流解耦控制器的计算过程为：

式中，G_PId(s)是电流环d轴PI调节器的传递函数，G_PIq(s)分别为电流环q轴PI调节器的传递函数，k为控制系数，调节k能够增加系统的稳定性，ψ_f为永磁体磁链。

实施例5：一种永磁辅助同步磁阻电机振荡抑制的控制方法，如图11所示，采用了MTPA查表模块，MTPA查表模块的输入信号为电机给定转矩T_e ^*，通过稳定补偿器对电机给定转矩T_e ^*进行主动阻尼补偿，稳定补偿器包括高通滤波器、第一低通滤波器、第二低通滤波器和加法器，直流母线电压u_dc依次经过高通滤波器和第一低通滤波器处理后得到扰动电压u₁，直流母线电压u_dc经过第二低通滤波器处理后得到电压u₂，u₁和u₂经过加法器相加得到电压u₃，电压u₃带入公式后，计算得到稳定补偿器的输出ΔT_e，ΔT_e的具体计算过程为：

u₁＝u_{dc_PF}

u₃＝u₂+u₁

式中，u_{dc_HPF}为母线电压u_dc经过高通滤波后的值，G_HPF(s)是高通滤波器的传递函数，ω_H等于2πf_HPF，f_HPF为高通滤波器的截止频率；u_{dc_PF}为滤波后电压u_{dc_HPF}经过第一低通滤波器后的值，G_LPF1(s)是第一低通滤波器的传递函数，ω_L1等于2πf_LPF1，f_LPF1为第一低通滤波器的截止频率；G_LPF2(s)是第二低通滤波器的传递函数，ω_L2等于2πf_LPF2，f_LPF2为第二低通滤波器的截止频率；λ为母线电压补偿系数，λ取1左右的值，n为阶数，n一般为2～4；

将ΔT_e加到电机给定转矩T_e ^*上实现抑制振荡。进一步的，作为本发明所述的一种永磁辅助同步磁阻电机的稳定性控制方法的一种具体实施方式，如图12所示，分段PWM调制模块采用多种调制方法相结合的分段调制方法，即在[0～f₀)时采用异步调制法，[f₀～f₁)时采用15分频同步调制法，[f₁～f₂)时采用12分频同步调制法，[f₂～f₃)时采用9分频同步调制法，[f₃～f₄)时采用7分频同步调制法，[f₄～f₅)时采用5分频同步调制法，[f₅～f₆)时采用3分频同步调制法，[f₆～f₇]采用方波调制方法,其中f₀为异步调制阶段开关频率的十五分之一，f₁为功率器件最高允许的开关频率的十五分之一，f₂为功率器件最高允许的开关频率的十二分之一，f₃为功率器件最高允许的开关频率的九分之一，f₄为功率器件最高允许的开关频率的七分之一，f₅为功率器件最高允许的开关频率的五分之一，f₆为功率器件最高允许的开关频率的三分之一，f₇为电机的最高频率。本实施例中，如图12所示，功率器件最高允许的开关频率为600Hz，异步调制阶段开关频率为450Hz，那么f₀＝450Hz/15＝30Hz，f₁＝600Hz/15＝40Hz，f₂＝600Hz/12＝50Hz，f₃＝600Hz/9＝66.66Hz，f₄＝600Hz/7＝85.71Hz，f₅＝600Hz/5＝120Hz，f₆＝600Hz/3＝200Hz，这里的f₁～f₆是“电机最高只能运行到”的频率，在开关频率和系统允许的条件下是可以提前进入的。在城轨、地铁等大功率牵引系统中，牵引逆变器的最高开关频率受到散热条件的限制往往只有几百赫兹，而牵引电机的运行频率最高可以达到300赫兹左右，如在整个调速范围内采用异步调制，载波比变化的范围大，且电机运行在高频段，电压利用率低，控制性能不佳。因此在采用PWM调制采用多种调制方法相结合的分段调制方法。分段调制方法在不同的电机频率下采用不同的调制策略。不同的调制策略的谐波分布是不一样的，系统振荡与谐波分布也是有关的，当系统发生振荡时，可通过切换当前调制方式至下一调制方法以改变谐波分布情况从而来缓解振荡，这使所述控制方法的抑制振荡的效果更好。比如具体实施例中，当电机运行在12分频同步调制方法时控制系统发生振荡，这时可将调制算法切换到9分频同步调制方法，以改变谐波分布情况；当电机运行在9分频同步调制方法时控制系统发生振荡，这时可将调制算法切换到7分频同步调制方法，以改变谐波分布情况；当电机运行在7分频同步调制方法时系统发生振荡，这时可将调制算法切换到5分频同步调制方法，以改变谐波分布情况。

以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。