[發明專利]一種基于電流閉環和補償的異步電機低頻振蕩抑制方法

在審

• 申請號: 201711351406.4
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107994824A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 楊剛;楊志堅;李巍華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/22
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及電機變頻控制技術，尤其涉及一種基于電流閉環和補償的異步電機低頻振蕩抑制方法。

背景技術

隨著能源危機的不斷加深，節能減排的電動汽車成為國內外各大汽車公司和科研院校的研究熱點。驅動電機作為電動汽車驅動系統的關鍵部件，其相關特性關系到整車的使用壽命及其他諸多性能。目前使用的控制策略包括直接轉矩控制(DTC)、矢量控制(VC)、恒壓頻比控制(V/F)等，目前，V/F在變頻調速系統中仍然占據大部分的市場，因此，能對其進行某些工況及性能的研究是必要的，將使得該控制方法應用更加廣泛。

某些電機在低頻輕載時會出現低頻振蕩的現象，這時電機轉速和轉矩的波動很大，長期在這種工況下工作極有可能導致聯軸器和軸損害或斷裂。引起低頻振蕩的原因主要是電機磁場、轉子之間能量交換引起的，而逆變器的非線性因素也會對振蕩造成很大影響，對其進行補償不僅可以減小電流、轉速、轉矩等信號的諧波畸變，還能在一定程度上起到抑制非線性因素對低頻振蕩的影響。

針對現有的低頻振蕩抑制方法只針對SVPWM的調制方法，且大部分都是調整定子電壓幅值。本方法應用一個簡單的電流環反饋，對調制深度的值進行調整并對逆變器非線性因素補償，使得抑制效果快速、明顯且易于實現，可應用在多種調制方法上。

發明內容

本發明的目的是針對先有技術的不足，提供一種基于電流閉環和逆變器非線性因素補償的異步電機低頻振蕩抑制方法，可在不同調制策略下實現，使得這種方法能夠更廣泛地運用到工程上，提高電機平穩性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于電流閉環和補償的異步電機低頻振蕩抑制方法，包括步驟：

步驟S1，根據實際工況初步計算在恒壓頻比控制策略(V/f)下電機頻率f和定子線電壓V，由調制深度M與定子線電壓V的關系計算M的值；

步驟S2，采集電機運行工況下的三相電流i_sa、i_sb和i_sc，并進行坐標轉換到旋轉坐標系得電流i_sd與i_sq；

步驟S3，根據自適應濾波法提取旋轉坐標系下的無功電流i_sq的穩態值i_sq^*，并與沒經過濾波的無功電流i_sq作差，將這個差值經過PI控制后調整相應調制方法下的調制深度M，計算調整后的調制深度M^*的值；

步驟S4，將采集的電機三相定子電流i_sa、i_sb和i_sc進行低通濾波，通過對電流極性的判斷，確定對逆變器非線性因素的補償時間t；

步驟S5，將補償時間t加入到控制算法里，改變控制信號的寬度進行實時補償。

進一步地，所述步驟S1中，在恒壓頻比控制策略下，電機頻率f和定子線電壓V成比例關系，在逆變器直流電源電壓不變的情況下可通過改變調制深度M來改變電壓。

進一步地，所述步驟S1中，由工況決定電機定子頻率f，根據恒壓頻比的關系曲線計算定子線電壓V的幅值，根據調制深度M和定子線電壓V的關系曲線計算調制深度M的值，通過下式確定相應調制方式對應調制深度M的值：

其中h為相應調制方式的直流利用率，U_dc為逆變前直流電源的電壓，各調制方式下的計算過程相類似，只是直流利用率h不一樣。

進一步地，所述調制方式包括SPWM的調制方式、SVPWM的調制方式和SPWM注入三次諧波調制方式。

進一步地，當調制方式為SPWM的調制方式時，所述的直流利用率h的取值為0.866；當調制方式為SVPWM的調制方式時，所述的直流利用率h的取值為1；當調制方式為SPWM注入三次諧波調制方式時，所述的直流利用率h的取值為1。

進一步地，所述步驟S2具體包括：

采集電機三相定子電流i_sa、i_sb和i_sc，經過Clark變換成i_α和i_β，通過下式確定i_α和i_β的值：

通過下式將兩相靜止坐標轉換為兩相旋轉坐標i_sd和i_sq：