永磁同步电机转矩脉动抑制方法
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Key word?: permanent magnet synchronout motor ( PMSM) ； torque ripple ； speet ripple ； cogging torque ； torque observer ； feedforward torque compensation
速度波动
制,但是在高精度的伺服跟踪系
基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFB0103600) 作者简介：汪丹妮(1994—)，女，硕士研究生，研究方向为永磁同步电机控制
15 —
控制与应用技术I EMCA
电机与控剧定用2019,46 (4)
统中,转矩脉动对电机速度和定位精度造成的负
影响
⑴。
,转矩脉动 与负
[3 *提出一
制算法，利用注入 电压
的方式来抵消电机
电流中的 分量，抑
制电磁转矩脉动，但由于引入
电流环多重
PI控制器，计算
增加。
本文 通过转矩电
方法解决由
电机齿槽转矩、机械加工装配工艺不完善等电机
工与装配误差往往也会造成电机磁路偏离设计
值，
的转矩脉动。
制转矩脉动的
以分为两类:一
电机设计、制造工艺的改进;另一
用
应的控制方法&针 第二类方法，文献[2 *尝
在PMSM速度控制环 用一种重复控制与 PI控制相结合的方案，以 制周期性扰动 的 转速脉动， 重复控制会占用处理器的存储空
间，且在转速变化条件下需重新设计参数。文献
Shanghai 200444，China; 2. School of Electronicc and Information, Jiangsu University of Science and Technology,
Zhenjiang 212013，China)
Байду номын сангаас
Abstrach: In receni years，permaneni magnet synchronous motors with concentrated winding and fractional slot had been widely used in servo control systems. Cyclic torque pulsation，which was detrimental to the speed and position regulation of a high performancc servo system，existed in such type of motors due to pole-slot combinations and imperfections in manufacturing such as mechanical errors introduced during parts machining and assembly. Therefore，an observer based torque ripple estirnation and mitioation scheme was developed. Torque observes was adopted to estimate the torque ripple，and then torque ripple and position sional wero processed to cclculato the corresponding compensation torque curreni，which was in turn fed-forward to the curreni command to suppress the resultant speed pulsation. Sonulation and experiment results were obtained to verify the eXectiveness of thio method.
电机易抄制应用2019,46 (4)
控制与应用技术I EMCA
永磁同步电机转矩脉动抑制方法
汪丹妮!，罗 建!，马鸿泰!，金志辉!，赵 焕1,2
(1.上海大学机电工程与自动化学院，上海 200444； 2.江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江 212013)
摘要：分数槽集中绕组永磁同步电机被广泛用于伺服控制系统。由于电机极槽配合以及制造过程中 机械加工与装配误差等因素，所以永磁同步伺服电机输出转矩中会存在固有的周期性转矩脉动，影响伺服系
0引言
永磁同步电机(PMSM)驱动被广泛应用于机
、机
高性能工业伺服 &与
应电动机 ，PMSM 有效率高、
度
等特点，是高性能伺服应用的 &
，PMSM
的
点之一生转矩脉动。转矩脉动会导
致电机转速随转子位置周期性地脉动。在高的
速度 ， 转矩脉动会被转
性有
过滤，因 电机速度的影响 ；当电机以低速
转 ， 速度
以 转矩脉动 的
同
，将有
机
械系统 ，进而严重影响伺服运动控制性能与
性。
在PMSM中有 因素造成的转矩脉动，如
槽转矩、磁
、定电流分
、电
误差等。其中，齿槽转矩由定 心与转子
磁场相互作用产生。当转旋转时,定 槽的
存在或定 心磁阻的变化产生了磁阻转矩，即
槽转矩，与转子位置有关，
转速周期性脉
动的
因。另，制造过程中产生的机械加
文章编号：1673-6540(2019)04-0015-07
Torque Ripple Control Method for Permanent Magnet Synchronous Motor *
WANG Danni1， LUO Jian1， MA Hongtai1， JIN Zhihui1， ZHAO Huan1，2 (1. School of Mechatronic Engineering and Automation，Shanghai University，
统实现高精度的速度与位
&因，采用转矩
计由
因造成的转矩脉动， 转矩脉动
与位 号通过一定处理,计算出相应的 转矩电流，
电
，对转矩脉动
制，从
转速脉动。通过
制方法的有效性。
关键词：永磁同步电机；转矩脉动；转速脉动；齿槽转矩；转矩观测器；转矩前馈补偿
中图分类号：TM 351 ：TM 921.2 文献标志码：2
速度波动
制,但是在高精度的伺服跟踪系
基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFB0103600) 作者简介：汪丹妮(1994—)，女，硕士研究生，研究方向为永磁同步电机控制
15 —
控制与应用技术I EMCA
电机与控剧定用2019,46 (4)
统中,转矩脉动对电机速度和定位精度造成的负
影响
⑴。
,转矩脉动 与负
[3 *提出一
制算法，利用注入 电压
的方式来抵消电机
电流中的 分量，抑
制电磁转矩脉动，但由于引入
电流环多重
PI控制器，计算
增加。
本文 通过转矩电
方法解决由
电机齿槽转矩、机械加工装配工艺不完善等电机
工与装配误差往往也会造成电机磁路偏离设计
值，
的转矩脉动。
制转矩脉动的
以分为两类:一
电机设计、制造工艺的改进;另一
用
应的控制方法&针 第二类方法，文献[2 *尝
在PMSM速度控制环 用一种重复控制与 PI控制相结合的方案，以 制周期性扰动 的 转速脉动， 重复控制会占用处理器的存储空
间，且在转速变化条件下需重新设计参数。文献
Shanghai 200444，China; 2. School of Electronicc and Information, Jiangsu University of Science and Technology,
Zhenjiang 212013，China)
Байду номын сангаас
Abstrach: In receni years，permaneni magnet synchronous motors with concentrated winding and fractional slot had been widely used in servo control systems. Cyclic torque pulsation，which was detrimental to the speed and position regulation of a high performancc servo system，existed in such type of motors due to pole-slot combinations and imperfections in manufacturing such as mechanical errors introduced during parts machining and assembly. Therefore，an observer based torque ripple estirnation and mitioation scheme was developed. Torque observes was adopted to estimate the torque ripple，and then torque ripple and position sional wero processed to cclculato the corresponding compensation torque curreni，which was in turn fed-forward to the curreni command to suppress the resultant speed pulsation. Sonulation and experiment results were obtained to verify the eXectiveness of thio method.
电机易抄制应用2019,46 (4)
控制与应用技术I EMCA
永磁同步电机转矩脉动抑制方法
汪丹妮!，罗 建!，马鸿泰!，金志辉!，赵 焕1,2
(1.上海大学机电工程与自动化学院，上海 200444； 2.江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江 212013)
摘要：分数槽集中绕组永磁同步电机被广泛用于伺服控制系统。由于电机极槽配合以及制造过程中 机械加工与装配误差等因素，所以永磁同步伺服电机输出转矩中会存在固有的周期性转矩脉动，影响伺服系
0引言
永磁同步电机(PMSM)驱动被广泛应用于机
、机
高性能工业伺服 &与
应电动机 ，PMSM 有效率高、
度
等特点，是高性能伺服应用的 &
，PMSM
的
点之一生转矩脉动。转矩脉动会导
致电机转速随转子位置周期性地脉动。在高的
速度 ， 转矩脉动会被转
性有
过滤，因 电机速度的影响 ；当电机以低速
转 ， 速度
以 转矩脉动 的
同
，将有
机
械系统 ，进而严重影响伺服运动控制性能与
性。
在PMSM中有 因素造成的转矩脉动，如
槽转矩、磁
、定电流分
、电
误差等。其中，齿槽转矩由定 心与转子
磁场相互作用产生。当转旋转时,定 槽的
存在或定 心磁阻的变化产生了磁阻转矩，即
槽转矩，与转子位置有关，
转速周期性脉
动的
因。另，制造过程中产生的机械加
文章编号：1673-6540(2019)04-0015-07
Torque Ripple Control Method for Permanent Magnet Synchronous Motor *
WANG Danni1， LUO Jian1， MA Hongtai1， JIN Zhihui1， ZHAO Huan1，2 (1. School of Mechatronic Engineering and Automation，Shanghai University，
统实现高精度的速度与位
&因，采用转矩
计由
因造成的转矩脉动， 转矩脉动
与位 号通过一定处理,计算出相应的 转矩电流，
电
，对转矩脉动
制，从
转速脉动。通过
制方法的有效性。
关键词：永磁同步电机；转矩脉动；转速脉动；齿槽转矩；转矩观测器；转矩前馈补偿
中图分类号：TM 351 ：TM 921.2 文献标志码：2