采用电枢电流注入谐波的轴向磁场电机转矩脉动抑制方法及装置

本发明涉及轴向磁场电机电动运行转矩脉动抑制，尤其涉及一种采用电枢电流注入谐波的轴向磁场电机转矩脉动抑制方法及装置。

背景技术：

1、随着汽车工业的高速发展，全球汽车总量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺、资源枯竭等方面的问题越来越突出。因此，为了保护人类赖以生存的环境和保障能源供给，解决内燃汽车的问题己迫在眉睫。电动汽车具有高效、节能、环保和低噪声等显著优点，相较于内燃汽车具有不可比拟的优势，目前电动汽车驱动技术的研发己得到各国政府的重视。电机作为为电动汽车动力的重要部件，对电动汽车的运行质量起着关键作用。电机的转矩是衡量电机能提供多少力的标准，而电机运行时，转矩势必不能够保持恒定值，而是围绕特定大小上下波动，这便是转矩脉动。转矩脉动幅度的大小决定着电动汽车运行时的平稳性，较小的转矩脉动便是电机运行稳定的重要指标。因此，如何针对电枢电流注入谐波的轴向磁场电机改进转矩脉动抑制控制，从而抑制轴向磁场电动机的转矩脉动，成为了需要研究的课题。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种采用电枢电流注入谐波的轴向磁场电机转矩脉动抑制方法及装置，能够抑制轴向磁场电动机的转矩脉动。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明的实施例提供的方法，该方法可用于电励磁或永磁轴向磁场电动机。该方法具体包括：编码训练环节、信号采集环节和控制环节；

4、所述编码训练环节，包括：建立bp神经网络，其中所述bp神经网络用于抑制轴向磁场电机转矩脉动；

5、所述信号采集环节，包括：通过安装在所述轴向磁场电机中的传感器获取电机运行数据，传感器的类型包括：安装在轴向磁场电机转子上的旋转变压器和安装在电枢绕组上的霍尔传感器；通常而言，用于抑制轴向磁场电机转矩脉动的三相全桥逆变电路开关管控制策略具体可分为信号采集环节和控制环节。所述用于抑制轴向磁场电机转矩脉动的三相全桥逆变电路开关管控制策略，通过输入霍尔传感器测得的三相电枢电流和转子机械位置角得到轴向磁场电机的磁共能，对磁共能进行求导得到该时刻轴向磁场电机的转矩，与给定值进行比较后通过bp神经网络输出三相全桥逆变电路开关管的控制编码。所述三相全桥逆变电路开关管控制策略，输出的轴向磁场电机电枢电流波形为锯齿状，即原波形中通入一定的谐波抑制轴向磁场电机的转矩脉动。

6、所述控制环节，包括：利用所述电机运行数据确定所述轴向磁场电机的磁共能，并根据所述磁共能获取所述轴向磁场电机的转矩，之后将所述控制环节中获取的转矩和转矩给定值输入所述bp神经网络，所述bp神经网络输出接入所述轴向磁场电机的三相全桥逆变电路开关管的控制信号编码。

7、具体的，三相全桥逆变电路的上桥臂包括了t1、t3和t5开关管，下桥臂包括了t2、t4和t6开关管；所述控制信号编码用于表示每个桥臂的开关管通断，为3位正整数，其中，1为开通，0为关断。当t1、t4、t5开关管开通时，t2、t3、t6开关管关断；负载线电压有效值为其中，uab为输出ab线电压有效值，uab为ab线电压瞬时值，ud为输入侧直流电压值；输出相电压有效值为uan为a相相电压有效值，uan为输出相电压瞬时值。其中，所述用于抑制轴向磁场电机转矩脉动的三相全桥逆变电路开关管控制策略，三相全桥逆变电路开关管控制策略用于抑制轴向磁场电机的转矩脉动，通过结合bp神经网络对当前时刻的轴向磁场电机转矩与给定转矩进行比较，实现轴向磁场电机的转矩脉动抑制。所述用于抑制轴向磁场电机转矩脉动的三相全桥逆变电路开关管控制策略，在上桥臂的开关管触发电路得到dsp发来的“0”关断信号后为避免三相全桥逆变电路发生短路故障，加入死区时间，对下桥臂互补开关管的开通信号进行延迟10％周期时间的处理。

8、所述bp神经网络的拓扑结构为2输入1输出的三层结构，隐藏层采用sigmoid激活函数，输出层采用relu激活函数；所述bp神经网络的输出结果为三相全桥逆变电路的开关管的开通编号，其中，输出1表示开关管开通，输出0表示开关管关断。具体的，所述采用电枢电流注入谐波的轴向磁场电机转矩脉动抑制方法，bp神经网络用于抑制轴向磁场电机的转矩脉动，输入转矩误差的差值输出三相全桥逆变电路开关管的开通编码，考虑到三相全桥逆变电路上下桥臂开关管开通周期互补，对上桥臂开关管进行编号，令开通编码为1关断编码为0。采用dsp进行开关管的pwm控制，bp神经网路输出三位由0和1组成的正整数。

9、所述信号采集环节，包括：通过所述旋转变压器获取轴向磁场电机的转子的机械位置角θr，通过所述霍尔传感器采集三相电枢电流的瞬时值。所述利用所述电机运行数据确定所述轴向磁场电机的磁共能，包括：根据第m相电枢绕组磁链，建立磁场储能的功率模型；针对所述磁场储能的功率模型建立功率平衡关系，之后根据所述功率平衡关系确定第m相电枢绕组产生的电磁转矩模型。

10、所述第m相电枢绕组磁链表示为ψm＝lm(θr)im，lm为第m相电枢绕组自感，im为第m相电枢电流；

11、所述磁场储能的功率模型为其中，pfm表示每相磁场储能的功率,wfm表示每相磁场储能,t表示时间。

12、所述功率平衡关系包括：pm表示每相功率,um表示每相电压rm表示每相电枢绕组上的电阻,θ表示转子位置角,pemm为转为机械功率的部分；

13、则ω为所述轴向磁场电机的转速，得到第m相电枢绕组产生的电磁转矩模型：第m相电枢绕组产生的电磁转矩模型的输出值为t，作为当前时刻轴向磁场电机的电磁转矩。

14、第二方面，本发明的实施例提供的装置，包括：

15、编码训练模块、信号采集模块和控制模块；

16、所述编码训练模块，用于建立bp神经网络，其中所述bp神经网络用于抑制轴向磁场电机转矩脉动；

17、所述信号采集模块，用于通过安装在所述轴向磁场电机中的传感器获取电机运行数据，传感器的类型包括：安装在轴向磁场电机转子上的旋转变压器和安装在电枢绕组上的霍尔传感器；

18、所述控制模块，用于利用所述电机运行数据确定所述轴向磁场电机的磁共能，并根据所述磁共能获取所述轴向磁场电机的转矩，之后将所述控制环节中获取的转矩和转矩给定值输入所述bp神经网络，所述bp神经网络输出接入所述轴向磁场电机的三相全桥逆变电路开关管的控制信号编码。

19、本发明实施例提供的采用电枢电流注入谐波的轴向磁场电机转矩脉动抑制方法及装置，在轴向磁场电机处于非饱和工况稳定运行时，能够减小轴向磁场电机的转矩脉动。该控制方法包括用于抑制轴向磁场电机转矩脉动的bp神经网络、用于抑制轴向磁场电机转矩脉动的三相桥式逆变电路开关管控制策略；通过采集轴向磁场电机的转子机械位置角和定子三相电枢电流，得到电机转矩，并将其与给定量进行比较后，经bp神经网络输出控制三相全桥逆变电路开关管的控制信号，通过dsp输出pwm波形，进而抑制电机的转矩脉动。本发明实现了轴向磁场电机的转矩脉动抑制，当电机稳定运行时，电机转矩变化较为平稳，提高了轴向磁场电机运行的稳定性。