[發(fā)明專利]一種基于空間矢量調(diào)制的高速永磁電機諧波電流補償系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510066926.5
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104601077B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉剛;張強;鄭世強;韓邦成;毛琨;陳寶棟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

1.一種基于空間矢量調(diào)制的高速永磁電機諧波電流補償系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)由以下模塊構(gòu)成：轉(zhuǎn)子位置速度觀測模塊(1)，定子相電流諧波補償模塊(2)，相電流反饋模塊(3)，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)模塊(4)，電流PI調(diào)節(jié)模塊(5)，SVPWM變換輸出模塊(6)；其中：

所述轉(zhuǎn)子位置速度觀測模塊(1)，與電機本體連接，用于觀測永磁同步電機的轉(zhuǎn)子角位置θ_r和角速度ω_r，根據(jù)θ_r和ω_r以及極對數(shù)p計算永磁同步電機的轉(zhuǎn)子電角度θ＝pθ_r以及轉(zhuǎn)子電角速度ω＝pω_r；

所述定子相電流諧波補償模塊(2)，與電機本體連接，包括諧波電流提取模塊(8)、比例調(diào)節(jié)器(9)、諧波電流調(diào)節(jié)模塊(10)和諧波電壓補償量計算模塊(11)，用于獲取電機三相相電流諧波信號，通過諧波電流提取模塊(8)中自適應帶通濾波器分別提取5次電流諧波d軸分量i_{d_5h}、q軸分量i_{q_5h}和7次電流諧波d軸分量i_{d_7h}、q軸分量i_{q_7h}；將提取出的5次電流諧波i_{d_5h}、i_{q_5h}和7次電流諧波i_{d_7h}、i_{q_7h}分別變換到dq坐標系下，通過比例調(diào)節(jié)器(9)得到電流諧波反饋量i_{d_hc}、i_{q_hc}，反饋回永磁同步電機電流環(huán)的d軸和q軸，將其作為諧波作用的反饋信息；將提取出的5次電流諧波i_{d_5h}、i_{q_5h}和7次電流諧波i_{d_7h}、i_{q_7h}經(jīng)過諧波電流調(diào)節(jié)模塊(10)調(diào)節(jié)后帶入諧波電壓補償量計算模塊(11)，計算出電壓補償量，并變換到dq坐標系下，得到實際電壓補償量u_{d_fc}與u_{q_fc}，分別與參考電壓u_dref、u_qref做加法運算，得到實際控制電壓u_d、u_q；所述諧波電流提取模塊(8)中自適應帶通濾波器表示為：

H(z)=1-A(z)2]]>

式中，A(z)表示為：

A(z)=k2+k1(1+k2)z-1+z-21+k1(1+k2)z-1+k2z-2]]>

k₁，k₂的選擇分別取決于自適應帶通濾波器的中心頻率和頻帶寬度；

其中，所述諧波電流反饋環(huán)，作為PWM變頻器非線性特性和氣隙磁場畸變影響的反饋信息環(huán)，加快了系統(tǒng)的響應速度，同時也可以指示補償效果；

其中，所述諧波電壓補償量計算模塊(11)，根據(jù)高速永磁電機電壓方程：

ud=Rsid+dψddt-ωψquq=Rsiq+dψqdt-ωψd]]>

式中，u_d、u_q、i_d、i_q、ψ_d、ψ_q、R_s、ω分別表示d軸電壓、q軸電壓、d軸電流、q軸電流、d軸磁鏈、q軸磁鏈、定子電阻和基波電壓電角速度；

定子繞組三相相電流：

ian=incos(nωt+θn)ibn=incos(nωt-2kπ+θn)icn=incos(nωt+2kπ+θn)]]>

式中，i_a、i_b、i_c分別表示A、B、C三相相電流；

得出5次諧波電壓補償量和7次諧波電壓補償量：

ud5_fc=-Rsid5_fc-5ωLqiq5_fc-6ωLdiq5_fcud7_fc=-Rsid7_fc+7ωLqiq7_fc+6ωLdiq7_fcuq5_fc=-Rsiq5_fc+5ωLdid5_fc+6ωLqid5_fcuq7_fc=-Rsiq7_fc-7ωLdid7_fc-6ωLqid7_fc]]>

式中，u_{d5_fc}、u_{d7_fc}、u_{q5_fc}、u_{q7_fc}分別表示5次諧波電壓補償量d軸分量、7次諧波電壓補償量d軸分量、5次諧波電壓補償量q軸分量、7次諧波電壓補償量q軸分量；i_{d5_fc}、i_{d7_fc}、i_{q5_fc}、i_{q7_fc}分別表示5次諧波電流d軸分量、7次諧波電流d軸分量、5次諧波電流q軸分量、7次諧波電流q軸分量；L_d，L_q分別為d軸和q軸自感；

所述相電流反饋模塊(3)，與電機本體連接，用于對永磁同步電機的靜止ABC坐標系下相電流i_a，i_b，i_c做Clarke變換和Park變換，得到dq坐標系下電流i_{d_f}、i_{q_f}；

所述轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)模塊(4)，用于對給定的轉(zhuǎn)子電角速度參考值ω_ref與所述轉(zhuǎn)子位置速度觀測模塊(1)輸出的實際轉(zhuǎn)子電角速度ω做差后的信號進行PI調(diào)節(jié)后得到q軸參考電流i_qref；

所述電流PI調(diào)節(jié)模塊(5)，用于分別對d軸參考電流i_dref與反饋電流i_{d_ff}做差后的信號、q軸參考電流i_qref與反饋電流i_{q_ff}做差后的信號進行PI調(diào)節(jié)后得到d軸參考電壓u_dref與q軸參考電壓u_qref；

所述SVPWM變換輸出模塊(6)，與電機本體連接，用于根據(jù)d軸輸入電壓u_d和q軸輸入電壓u_q生成空間矢量調(diào)制信號，控制三相逆變器以驅(qū)動永磁同步電機。