谐波注入策略：抑制永磁同步电机转矩脉动

本文主要探讨了转子上无阻尼绕组的三相永磁同步电机（PMSM）在实际应用中的问题，特别是在高精度驱动场景中，由于气隙磁场畸变和逆变器非线性特性导致的转矩脉动。文章首先忽略了电机铁芯饱和效应以及涡流和磁滞损耗，这是在简化模型中常见的假设，以便更好地理解电机行为。 永磁同步电机的基本结构包括定子的三相绕组A、B、C和转子上的永磁体，其极对数为2。电机运行时，转子以逆时针方向转动，转速由角速度ω决定。转子上没有线圈绕组，但通过定子产生的旋转磁场与永磁体的磁场相互作用，形成同步运动。角度θ描述了d轴（永磁体磁化方向）与A相绕组轴线之间的关系。 作者张荣建、李俊龙和徐永向针对转矩脉动的问题，首先分析了其产生原理，着重于研究反电动势（back electromotive force, EMF）的谐波成分。他们推导出了一种新的数学模型，用于捕捉这些谐波对电机性能的影响。在数学模型的基础上，他们提出了一种创新的策略：在旋转坐标系下，通过调整q轴指令电流的波形，注入5次和7次谐波电流，以抵消或削弱6次转矩脉动。这种方法利用了特定频率的电流注入来平衡电机内部的不平衡，从而实现扭矩波动的抑制。 文章的关键技术在于利用谐波注入技术来改善电机性能，这对于高性能驱动应用至关重要。通过MATLAB仿真实验，作者验证了这一算法的有效性，表明了这种方法能够有效地减小转矩脉动，提高电机的稳定性和效率。此外，文章还引用了中图分类号TM35115，明确了研究内容属于电机与电器领域，聚焦于谐波电流注入、转矩脉动管理和永磁同步电机技术。 总结来说，这篇文章提供了一种创新的控制策略，有助于解决永磁同步电机在实际应用中面临的转矩脉动问题，对于提升电机控制系统的精度和稳定性具有重要意义。