CN113131820B - 一种永磁同步电机周期性误差的分析方法及装置 - Google Patents

一种永磁同步电机周期性误差的分析方法及装置 Download PDF

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CN113131820B CN202010031113.3A CN202010031113A CN113131820B CN 113131820 B CN113131820 B CN 113131820B CN 202010031113 A CN202010031113 A CN 202010031113A CN 113131820 B CN113131820 B CN 113131820B
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机周期性误差的分析方法及装置，其中方法包括：确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率；计算当前角度信号对应的初始正弦函数；计算初始正弦函数对应的复矢量函数；通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率；根据预设基波频率、预设谐波频次、第一目标谐波电流频率和第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。通过永磁同步电机周期性误差分析，有利于根据获知的该周期性误差存在的原因，便于及时在线补偿周期性误差，进而改善周期性误差，提高在线补偿精度。

Description

一种永磁同步电机周期性误差的分析方法及装置
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，具体涉及一种永磁同步电机周期性误差的分析方法及装置。
背景技术
同步电机为了实现能量的转换，就需要设置一个直流磁场，通过该直流磁场产生直流电流，称为电机的励磁电流，根据该励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为永磁同步电机。
在永磁同步电机的磁场定向控制中，电机转子磁极位置的信号检测信息是电机控制***的重要反馈信息，实时反映了电机的运动状态，直接影响电机控制***性能。由于旋转变压器(Resolver)作为一种常见的位置传感器，鲁棒性好，可靠性高，可以抑制共模噪声，也适用于恶劣条件的工作环境，因此，旋转变压器被广泛应用于检测永磁同步电机的电机转子磁极位置信号。但是，旋转变压器自身存在非线性特性，以及旋转变压器在机械安装过程中存在转子偏心、旋转正余弦绕组非正交、调理电路非对称等非理想因素，导致电机转子磁极位置信号不可避免地会出现不同频次的周期性误差，该周期性误差影响永磁同步电机的控制性能，因此，对永磁同步电机的周期性误差进行***分析至关重要。
目前，在现有技术中仅仅提到旋转变压器在检测电机转子磁极位置信号的过程中会存在周期性误差，通过旋转变压器检测的电机转子磁极位置信号和基于正弦变换得到的周期性误差对应的幅值信号，对周期性误差进行在线补偿，但是由于没有针对性地考虑旋转变压器在具体应用中产生周期性误差的原因，可能最终导致在线补偿周期性误差的结果不够精确。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种永磁同步电机周期性误差的分析方法，以解决现有技术中由于没有针对性地考虑旋转变压器在具体应用中产生周期性误差的原因，可能最终导致在线补偿周期性误差的结果不够精确问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机周期性误差的分析方法，包括如下步骤：
确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率；
根据所述当前角度信号、所述预设谐波频次和所述预设基波频率，计算所述当前角度信号对应的初始正弦函数；
在所述当前角度信号进行坐标变换过程中，计算所述初始正弦函数对应的复矢量函数；
根据所述复矢量函数和所述预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率；
根据所述预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号的步骤包括：
确定永磁同步电机在各种不同转速状态下的初始角度信号；
根据所述初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述根据所述初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号通过如下公式计算：
Figure BDA0002364326540000031
Figure BDA0002364326540000032
θe＝K·θrdc，K＝np/prdc
其中，eh为所述初始角度信号中的谐波，k为谐波频次，ak为k次谐波幅值和
Figure BDA0002364326540000033
为k次谐波相位，θrdc为初始角度信号，ωrdc为角频率；θe为当前角度信号，np为永磁同步电机极对数，prdc为旋变极对数，K为永磁同步电机极对数与旋变极对数的比值。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述根据所述当前角度信号、所述预设谐波频次和所述预设基波频率，计算所述当前角度信号对应的初始正弦函数通过如下公式计算：
Figure BDA0002364326540000034
其中，
Figure BDA0002364326540000041
Jn(λk)为调频指数为λk的n阶第一类贝塞尔函数，
Figure BDA0002364326540000042
θe为所述当前角度信号，ωe为所述预设基波频率，λ为所述预设谐波频次，λk为所述永磁同步电机的正弦扰动幅值。
结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，在所述当前角度信号进行坐标变换过程中，计算所述初始正弦函数对应的复矢量函数的公式如下：
J-n(λk)＝(-1)nJn(λk)
Figure BDA0002364326540000046
Figure BDA0002364326540000043
Figure BDA0002364326540000044
其中，θe为所述当前角度信号，ωe为所述预设基波频率，λ为所述预设谐波频次，λk为所述永磁同步电机的正弦扰动幅值，
Figure BDA0002364326540000045
为所述复矢量函数。
结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述根据预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差通过如下公式计算：
令所述预设基波频率为ωe，令预设谐波频次λ为0.5，令第一目标谐波电流频率为ω2＝λωe＝0.5ωe，令第二目标谐波电流频率为ω1＝(2-λ)ωe＝1.5ωe，以所述永磁同步电机的所述当前角度信号为0.5ωe单频扰动，
Figure BDA0002364326540000051
其中，a1.5为1.5次电流幅值，a1为1次电流幅值，a0.5为0.5次电流幅值，kp为PI调节器的比例，ki为PI调节器的积分系数，Za为A相等效阻抗，KPI为PI调节器的等效增益，
Figure BDA0002364326540000052
为对应频率分量的相位，
Figure BDA0002364326540000053
ωr1为PI调节器对应输入信号的频率，ωr2为负载对应输入信号的频率，Us为dq坐标系相电压幅值，当电流响应进入稳态后，PI调节器的直流输入分量为零，0.5ωe频次电流谐波由udq直流分量经旋转矢量
Figure BDA0002364326540000054
产生。
结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，所述根据预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差还通过如下公式计算：
令所述预设基波频率为ωe，令预设谐波频次λ为0.5，令第一目标谐波电流频率为ω2＝λωe＝0.5ωe，令第二目标谐波电流频率为ω1＝(2-λ)ωe＝1.5ωe，以所述永磁同步电机的所述当前角度信号为0.5ωe单频扰动，
Figure BDA0002364326540000061
其中，ki/ωr1＜＜kp，a1.5为1.5次电流幅值，a1为1次电流幅值，a0.5为0.5次电流幅值，λk为所述永磁同步电机的正弦扰动幅值，kp为PI调节器的比例。
根据第二方面，本发明实施例提供一种永磁同步电机周期性误差的分析装置，包括：
确定模块，用于确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率；
第一计算模块，用于根据所述当前角度信号、所述预设谐波频次和所述预设基波频率，计算所述当前角度信号对应的初始正弦函数；
第二计算模块，用于在所述当前角度信号进行坐标变换过程中，计算所述初始正弦函数对应的复矢量函数；
目标谐波电流产生模块，用于根据所述复矢量函数和所述预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率；
分析验证模块，用于根据所述预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
根据第三方面，本发明实施例提供一种永磁同步电机控制***，包括：
第一轴向电流环PI调节器，用于接收第一轴向电流信号，并对第一轴向电流信号进行PI调节控制输出第一轴向电压信号；
第二轴向电流环PI调节器，用于接收第二轴向电流信号，并对第二轴向电流信号进行PI调节控制输出第二轴向电压信号；
第一坐标变换器，分别与所述第一轴向电流环PI调节器和所述第二轴向电流环PI调节器连接；
PWM调制器，与所述第一坐标变换器连接；
逆变器，与所述PWM调制器连接；
第二坐标变换器，分别与所述第一轴向电流环PI调节器、所述第二轴向电流环PI调节器和所述第一坐标变换器连接；
电流传感器，分别与所述第二坐标变换器和所述逆变器连接；
永磁同步电机，与所述电流传感器连接；
旋转变压器，与所述永磁同步电机连接；
角度正余弦变换器，与所述旋转变压器连接；
处理器，与永磁同步电机连接，所述处理器包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行第一方面或第一方面任一实施方式中所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法的步骤。
根据第四方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而使所述计算机执行第一方面或第一方面任一实施方式中所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法的步骤。
本发明实施例技术方案，具有如下优点：
本发明提供了一种永磁同步电机周期性误差的分析方法及装置，其中方法包括：确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率；根据当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率，计算当前角度信号对应的初始正弦函数；在当前角度信号进行坐标变换过程中，计算初始正弦函数对应的复矢量函数；根据复矢量函数和预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率；根据预设基波频率、预设谐波频次、第一目标谐波电流频率和第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。通过永磁同步电机周期性误差分析，有利于根据获知的该周期性误差存在的原因，便于及时进行在线补偿周期性误差，进而改善周期性误差，提高在线补偿精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中永磁同步电机周期性误差的分析方法的流程图；
图2为本发明实施例中永磁同步电机角度畸变与电流畸变频率成分对应关系示意图；
图3为本发明实施例中永磁同步电机谐波电流分析框图；
图4为本发明实施例中电流谐波含量分析结果示意图；
图5为本发明实施例中永磁同步电机周期性误差的分析装置的结构框图；
图6为本发明实施例中永磁同步电机控制***的结构示意图；
图7为本发明实施例中计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域技术人员在没有作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。
实施例1
本发明实施例提供了一种永磁同步电机周期性误差的分析方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率。此处的恒定转速状态为永磁同步电机的稳定状态，即永磁同步电机在稳速状态下的工作状态。具体地，上述中的当前角度信号为永磁同步电机的当前电角度，该当前电角度是通过旋转变压器检测出的电角度，其表示电机转子磁极位置信号，该当前电角度可以用θe表示。预设谐波频次，为永磁同步电机的频次，可以用λ表示，该预设谐波频次为假设的一个谐波频次，例如：λ可以代表一次谐波、二次谐波以及三次谐波等。预设基波频率可以为预设频率，也是一个假设的谐波频率，可以用ωe表示。
在一具体实施例中，上述步骤S1在执行的过程中，可具体包括如下步骤：
第一步：确定永磁同步电机在各种不同转速状态下的初始角度信号。
此处的各种不同转速包括永磁同步电机在高速状态、稳速状态以及低速状态运行情况的初始角度信号，该初始角度信号可以用θrdc表示。
第二步：根据初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号。
具体地，根据初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号通过如下公式计算：
Figure BDA0002364326540000101
Figure BDA0002364326540000102
θe＝K·θrdc，K＝np/prdc……………………………(2)；
其中，eh为初始角度信号中的谐波，k为谐波频次，ak为k次谐波幅值和
Figure BDA0002364326540000103
为k次谐波相位，θrdc为初始角度信号，ωrdc为角频率；θe为当前角度信号，np为永磁同步电机极对数，prdc为旋变极对数，K为永磁同步电机极对数与旋变极对数的比值。因此，根据初始角度信号θrdc，可以确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号θe。
步骤S2：根据当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率，计算当前角度信号对应的初始正弦函数。
在一具体实施例中，上述步骤S2在执行的过程中，可通过如下公式计算：
Figure BDA0002364326540000111
其中，
Figure BDA0002364326540000112
Jn(λk)为调频指数为λk的n阶第一类贝塞尔函数，
Figure BDA0002364326540000113
θe为当前角度信号，ωe为预设基波频率，λ为预设谐波频率，λk为永磁同步电机的正弦扰动幅值。因此，上述中的sinθe为初始正弦函数。
步骤S3：在当前角度信号进行坐标变换过程中，计算初始正弦函数对应的复矢量函数。
在一具体实施例中，上述步骤S3在执行的过程中，通过如下公式计算：
J-n(λk)＝(-1)nJn(λk)………………………………………………(4)；
Figure BDA0002364326540000114
Figure BDA0002364326540000115
Figure BDA0002364326540000116
其中，θe为当前角度信号，ωe为预设基波频率，λ为预设谐波频次，λk为永磁同步电机的正弦扰动幅值，
Figure BDA0002364326540000117
为复矢量函数。上述公式(6)是对上述公式(5)进行电角度正弦值的级数分析，才进一步得到上式(6)对应的复矢量函数。
步骤S4：根据复矢量函数和预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率。其中第一坐标变换为park变换，第二坐标变换为ipark变换。
如图2所示，预设基波频率为ωe，复矢量函数为上式(6)，第一坐标变换路径在图2中为①，第二坐标变换路径在图2中为②，经过第一坐标变换路径产生的第一目标谐波电流频率为ω2和经过第二坐标变换路径产生的第二目标谐波电流频率为ω1，其中，ω1＝(2-λ)ωe,ω2＝λωe。
通过前述公式分析，因旋转变压器自身存在非线性特性，以及旋转变压器在机械安装过程中存在转子偏心、旋转正余弦绕组非正交、调理电路非对称等非理想因素导致的当前电角度在坐标变换时的表达形式为上式(6)所示的复矢量函数，鉴于J1(λk)、J-1(λk)…＜＜J0(λk)，谐波电流的主要成分由基频电流在Park变换和Ipark变换分别作用于基频旋转矢量和谐波旋转矢量组成，考虑位置信号中为单频扰动，分别对应图2中的第一坐标变换路径①和第二坐标变换路径②，而谐波电流经坐标变换产生的其他频次的谐波可以忽略不计，即电角度信号中频率为λωe的谐波信号导致三相电流的谐波频率主要为λωe和(2-λ)ωe。
如图3所示，为谐波电流分析框图，忽略开关管非线性和电机非对称等因素，根据图2中的第一坐标变换路径和第二坐标变换路径，可以得到谐波电流的定量表达。然后，在此基础上可以进一步基于下述的预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
步骤S5：根据预设基波频率、预设谐波频次、第一目标谐波电流频率和第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
在一具体实施例中，上述步骤S5在执行的过程中，可通过如下公式计算：
令预设基波频率为ωe，令预设谐波频次λ为0.5，令第一目标谐波电流频率为ω2＝λωe＝0.5ωe，令第二目标谐波电流频率为ω1＝(2-λ)ωe＝1.5ωe，以永磁同步电机的当前角度信号为0.5ωe单频扰动，
Figure BDA0002364326540000131
Figure BDA0002364326540000132
其中，a1.5为1.5次电流幅值，a1为1次电流幅值，a0.5为0.5次电流幅值，kp为PI调节器的比例，ki为PI调节器的积分系数，Za为A相等效阻抗，KPI为PI调节器的等效增益，
Figure BDA0002364326540000133
为对应频率分量的相位，
Figure BDA0002364326540000134
为第一频率成分对应PI调节器与阻抗的第一相角差，
Figure BDA0002364326540000135
为第二频率成分对应PI调节器与阻抗的第二相角差，
Figure BDA0002364326540000136
为第一频率成分对应PI调节器与阻抗的第三相角差，
Figure BDA0002364326540000137
为第一频率成分对应PI调节器与阻抗的第四相角差，由负载阻抗角和PI调节器等效阻抗角之差决定。
Figure BDA0002364326540000138
ωr1为PI调节器对应输入信号的频率，ωr2为负载对应输入信号的频率，Us为dq坐标系相电压幅值，当电流响应进入稳态后，PI调节器的直流输入分量为零，0.5ωe频次电流谐波由udq直流分量经旋转矢量
Figure BDA0002364326540000139
产生。
以电机转子磁极位置信号谐波为0.5ωe单频扰动为例，0.5ωe频次电流谐波和1.5ωe频次电流谐波分别由图2中的路径①和②产生。其中，1.5ωe频次电流谐波的幅值表达式满足上述等式(7)，0.5ωe频次谐波电流谐波的幅值表达式满足上式等式(8)，对于表达式(7)等式左边第一项为基频电流由路径②产生的1.5ωe频次谐波电流成分，第二项为1.5ωe频次谐波电流经路径①产生的1.5ωe频次谐波电流成分，等式右边为总的1.5ωe频次谐波电流。
在一具体实施例中，上述步骤S5在执行的过程中还通过如下公式计算：
令预设基波频率为ωe，令预设谐波频次λ为0.5，令第一目标谐波电流频率为ω2＝λωe＝0.5ωe，令第二目标谐波电流频率为ω1＝(2-λ)ωe＝1.5ωe，以永磁同步电机的当前角度信号为0.5ωe单频扰动，
Figure BDA0002364326540000141
其中，ki/ωr1＜＜kp，a1.5为1.5次电流幅值，a1为1次电流幅值，a0.5为0.5次电流幅值，λk为永磁同步电机的正弦扰动幅值，kp为PI调节器的比例。
在上述公式(9)中，可以令J0(λk)＝1，J1(λk)＝0.01，ωe＝250Hz，λ＝0.5，kp＝0.3，ki＝60，分别计算1.5ωe谐波电流含量和0.5ωe谐波电流含量，可得a1.5/a1＝0.33％、a0.5/a1＝0.81％。按照图3搭建的谐波电流分析框图，可以得到谐波分析结果，该分析结果如图4所示。因此，通过上述公式可以定量分析永磁同步电机转子位置信号中的周期性误差对交流侧电流谐波产生影响，即可以定量分析出永磁同步电机在工作过程中存在周期性误差。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析方法，通过永磁同步电机周期性误差分析，有利于根据获知的该周期性误差存在的原因，便于及时进行在线补偿周期性误差，进而改善周期性误差，提高在线补偿精度。
实施例2
本发明实施例提供了一种永磁同步电机周期性误差的分析装置，如图5所示，包括：
确定模块51，用于确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率。
第一计算模块52，用于根据当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率，计算当前角度信号对应的初始正弦函数。
第二计算模块53，用于在当前角度信号进行坐标变换过程中，计算初始正弦函数对应的复矢量函数。
目标谐波电流产生模块54，用于根据复矢量函数和预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率。
分析验证模块55，用于根据预设基波频率、预设谐波频次、第一目标谐波电流频率和第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析方法，在图5中，确定模块51包括：
第一确定子模块511，用于确定永磁同步电机在各种不同转速状态下的初始角度信号；
第二确定子模块512，用于根据所述初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析装置，确定模块51根据初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号通过上述公式(1)与(2)进行计算，在此不在赘述。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析装置，第二计算模块53根据当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率，计算当前角度信号对应的初始正弦函数通过上述公式(3)进行计算，在此不在赘述。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析装置，第二计算模块53，在当前角度信号进行坐标变换过程中，计算初始正弦函数对应的复矢量函数通过上式(4),(5),(6)进行计算，在此不再赘述。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析装置，分析验证模块根据预设基波频率、第一目标谐波电流频率和第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差通过上式(7)与(8)进行计算，在此不再赘述。
本发明实施例中的永磁同步电机周期性误差的分析装置，通过永磁同步电机周期性误差分析，有利于根据获知的该周期性误差存在的原因，便于及时进行在线补偿周期性误差，进而改善周期性误差，提高在线补偿精度。
实施例3
本发明实施例提供一种永磁同步电机控制***，如图6所示，包括：
第一轴向电流环PI调节器601，用于接收第一轴向电流信号，并对第一轴向电流信号进行PI调节控制输出第一轴向电压信号。此处第一轴向电流环PI调节器601为d轴电流环PI调节器，可以接收d轴电流指令，在图6中，d轴电流指令为i* d,该d轴电流指令通过第一轴向电流环PI调节器601进行PI调节控制输出d轴电压指令,在图6中，d轴电压指令为u* d。
第二轴向电流环PI调节器602，用于接收第二轴向电流信号，并对第二轴向电流信号进行PI调节控制输出第二轴向电压信号。此处的第二轴向电流环PI调节器602为q轴电流环PI调节器，可以接收q轴电流指令，在图6中，q轴电流指令为i* q,该q轴电流指令通过第二轴向电流环PI调节器602输出q轴电压指令,在图6中，d轴电压指令为u* q。
第一坐标变换器603，分别与第一轴向电流环PI调节器601和第二轴向电流环PI调节器602连接。第一坐标变换器603可以用Ipark坐标变换器表示。
PWM调制器604，与第一坐标变换器603连接。
逆变器605，与PWM调制器604连接。逆变器605，简称Inverter，逆变器605的输入端电压为Udc。
第二坐标变换器606，分别与第一轴向电流环PI调节器601、第二轴向电流环PI调节器602和第一坐标变换器603连接。第二坐标变换器606可以用Park变换器表示。
电流传感器607，分别与第二坐标变换器606和逆变器605连接。电流传感器607简称Sensor。在图6中，电流传感器607输出三相电流信号，分别为ia、ib、ic。
永磁同步电机608，与电流传感器607连接。永磁同步电机608简称PMSM。
旋转变压器609，与永磁同步电机608连接。旋转变压器609可以简称RDC。该旋转变压器609用于检测永磁同步电机608的位置信号，在图6中，旋转变压器609输出的角度为θ。
角度正余弦变换器610，分别与角度正余弦变换器610、第一坐标变换器603和第二坐标变换器606连接；以简称sinθ/cosθ。
如图7所示，永磁同步电机控制***，还包括：处理器611，与永磁同步电机608连接，处理器包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行实施例1中的永磁同步电机周期性误差分析方法的步骤。在图7中，该永磁同步电机控制***包括一个或多个处理器611以及存储器613，图7中以一个处理器611为例。
执行列表项操作的处理方法的服务器还可以包括：输入装置614和输出装置615。
处理器611、存储器613、输入装置614和输出装置615可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
处理器611可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器611还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
实施例4
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现实施例1中的永磁同步电机周期性误差分析方法的步骤。该计算机可读存储介质上还存储有当前角度信号、预设谐波频次、预设基波频率、初始正弦函数、复矢量函数、第一目标谐波电流频率、第二目标谐波电流频率、预设周期性误差分析算法等。其中，该计算机可读存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率；
根据所述当前角度信号、所述预设谐波频次和所述预设基波频率，计算所述当前角度信号对应的初始正弦函数；
在所述当前角度信号进行坐标变换过程中，计算所述初始正弦函数对应的复矢量函数；
根据所述复矢量函数和所述预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率；
根据所述预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，所述确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号的步骤包括：
确定永磁同步电机在各种不同转速状态下的初始角度信号；
根据所述初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，所述根据所述初始角度信号，确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号通过如下公式计算：
Figure FDA0002364326530000021
Figure FDA0002364326530000022
θe＝K·θrdc，K＝np/prdc
其中，eh为所述初始角度信号中的谐波，k为谐波频次，ak为k次谐波幅值和
Figure FDA0002364326530000023
为k次谐波相位，θrdc为初始角度信号，ωrdc为角频率；θe为当前角度信号，np为永磁同步电机极对数，prdc为旋变极对数，K为永磁同步电机极对数与旋变极对数的比值。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，所述根据所述当前角度信号、所述预设谐波频次和所述预设基波频率，计算所述当前角度信号对应的初始正弦函数通过如下公式计算：
Figure FDA0002364326530000024
其中，
Figure FDA0002364326530000025
Jn(λk)为调频指数为λk的n阶第一类贝塞尔函数，
Figure FDA0002364326530000026
θe为所述当前角度信号，ωe为所述预设基波频率，λ为所述预设谐波频次，λk为所述永磁同步电机的正弦扰动幅值。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，在所述当前角度信号进行坐标变换过程中，计算所述初始正弦函数对应的复矢量函数的公式如下：
J-n(λk)＝(-1)nJn(λk)
Figure FDA0002364326530000031
sinθe＝J0(λk)sin(ωet)+J1(λk)sin(ωet+λωet)+J-1(λk)sin(ωet-λωet)+...
Figure FDA0002364326530000032
其中，θe为所述当前角度信号，ωe为所述预设基波频率，λ为所述预设谐波频次，λk为所述永磁同步电机的正弦扰动幅值，
Figure FDA0002364326530000033
为所述复矢量函数。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，所述根据预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差通过如下公式计算：
令所述预设基波频率为ωe，令预设谐波频次λ为0.5，令第一目标谐波电流频率为ω2＝λωe＝0.5ωe，令第二目标谐波电流频率为ω1＝(2-λ)ωe＝1.5ωe，以所述永磁同步电机的所述当前角度信号为0.5ωe单频扰动，
Figure FDA0002364326530000034
Figure FDA0002364326530000035
其中，a1.5为1.5次电流幅值，a1为1次电流幅值，a0.5为0.5次电流幅值，kp为PI调节器的比例，ki为PI调节器的积分系数，Za为A相等效阻抗，KPI为PI调节器的等效增益，
Figure FDA0002364326530000036
为对应频率分量的相位，
Figure FDA0002364326530000037
为第一频率成分对应PI调节器与阻抗的第一相角差，
Figure FDA0002364326530000041
为第二频率成分对应PI调节器与阻抗的第二相角差，
Figure FDA0002364326530000042
为第一频率成分对应PI调节器与阻抗的第三相角差，
Figure FDA0002364326530000043
为第一频率成分对应PI调节器与阻抗的第四相角差，
Figure FDA0002364326530000044
ωr1为PI调节器对应输入信号的频率，ωr2为负载对应输入信号的频率，Us为dq坐标系相电压幅值，当电流响应进入稳态后，PI调节器的直流输入分量为零，0.5ωe频次电流谐波由udq直流分量经旋转矢量
Figure FDA0002364326530000045
产生。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法，其特征在于，所述根据预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差还通过如下公式计算：
令所述预设基波频率为ωe，令预设谐波频次λ为0.5，令第一目标谐波电流频率为ω2＝λωe＝0.5ωe，令第二目标谐波电流频率为ω1＝(2-λ)ωe＝1.5ωe，以所述永磁同步电机的所述当前角度信号为0.5ωe单频扰动，
Figure FDA0002364326530000046
其中，ki/ωr1＜＜kp，a1.5为1.5次电流幅值，a1为1次电流幅值，a0.5为0.5次电流幅值，λk为所述永磁同步电机的正弦扰动幅值，kp为PI调节器的比例。
8.一种永磁同步电机周期性误差的分析装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定永磁同步电机在恒定转速状态下的当前角度信号、预设谐波频次和预设基波频率；
第一计算模块，用于根据所述当前角度信号、所述预设谐波频次和所述预设基波频率，计算所述当前角度信号对应的初始正弦函数；
第二计算模块，用于在所述当前角度信号进行坐标变换过程中，计算所述初始正弦函数对应的复矢量函数；
目标谐波电流产生模块，用于根据所述复矢量函数和所述预设基波频率，通过第一坐标变换路径产生第一目标谐波电流频率和通过第二坐标变换路径产生第二目标谐波电流频率；
分析验证模块，用于根据所述预设基波频率、预设谐波频次、所述第一目标谐波电流频率和所述第二目标谐波电流频率，通过预设周期性误差分析算法分析验证永磁同步电机周期性误差。
9.一种永磁同步电机控制***，其特征在于，包括：
第一轴向电流环PI调节器，用于接收第一轴向电流信号，并对第一轴向电流信号进行PI调节控制输出第一轴向电压信号；
第二轴向电流环PI调节器，用于接收第二轴向电流信号，并对第二轴向电流信号进行PI调节控制输出第二轴向电压信号；
第一坐标变换器，分别与所述第一轴向电流环PI调节器和所述第二轴向电流环PI调节器连接；
PWM调制器，与所述第一坐标变换器连接；
逆变器，与所述PWM调制器连接；
第二坐标变换器，分别与所述第一轴向电流环PI调节器、所述第二轴向电流环PI调节器和所述第一坐标变换器连接；
电流传感器，分别与所述第二坐标变换器和所述逆变器连接；
永磁同步电机，与所述电流传感器连接；
旋转变压器，与所述永磁同步电机连接；
角度正余弦变换器，与所述旋转变压器连接；
处理器，与永磁同步电机连接，所述处理器包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，其特征在于，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的永磁同步电机周期性误差的分析方法的步骤。
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