[發明專利]一種同步電機諧波電流檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202010065837.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111239466B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 康勁松;母思遠;姜付杰;張志強;類延宵
• 申請（專利權）人: 同濟大學;中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R31/34
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發明涉及一種同步電機諧波電流檢測方法及系統，該方法包括如下步驟：(1)基于d,q坐標系定子基波電流參考和反饋之間的控制誤差提取總定子電流諧波；(2)利用多同步坐標變換和低通濾波從總定子電流諧波中提取待檢測各次諧波。與現有技術相比，首先本發明提取出總定子電流諧波，再利用多同步坐標變換從總定子電流諧波中提取待檢測各次諧波，可抑制高幅值的基波分量對諧波電流檢測的干擾，其次本發明根據基波電流采樣反饋值和參考值，利用基波電流控制誤差提取總定子電流諧波，該方法諧波電流提取精度高，響應速度快，實現簡便。

技術領域

本發明涉及同步電機控制技術領域，尤其是涉及一種同步電機諧波電流檢測方法及系統。

背景技術

永磁同步電動機以其高效率和高功率密度在電動汽車等領域中得到了廣泛的應用，作為驅動電機。然而，由于逆變器的死區效應和電機的齒槽效應、飽和效應引起的反電動勢諧波，使其定子產生倍基波頻率的諧波電流。如果不加以控制，諧波電流會產生額外的損耗和轉矩脈動，影響電機效率和轉矩輸出平穩性。

傳統的永磁同步電動機采用矢量控制，在dq旋轉坐標系下用PI控制定子電流。由于PI控制器帶寬的限制，很難對諧波電流進行有效控制，特別是在永磁同步電動機高速運轉狀態下諧波電流控制更為困難。因此需要在基波電流控制的基礎上并聯諧波控制模塊。

目前研究中，多參考坐標系法因其原理清晰、靈活性強而被應用于永磁同步電動機諧波電流檢測與控制中。如：廖勇等.“用諧波注入抑制永磁同步電機轉矩脈動”.《中國電機工程學報》.2011,第31卷(第21期),第119-127頁。YAN L,LIAO Y,LIN H,etal.2019.Torque ripple suppression of permanent magnet synchronous machines byminimal harmonic current injection.Iet Power Electronics[J],12:1368-1375.任意頻率的諧波電流都可以通過相同轉速旋轉的參考坐標系進行獨立檢測和控制。傳統的基于多參考坐標系諧波電流檢測方法先對三相定子電流進行坐標變換，然后通過低通濾波器提取響應頻率的定子電流諧波，從而對其進行相應控制。

然而，現有技術在電動汽車用永磁同步電動機和一些基波電流遠大于諧波的大功率應用中，由于基波的干擾，使得檢測性能下降，輸出含有紋波，影響諧波電流的控制效果。降低低通濾波器的截止頻率或引入額外的前級濾波器，可抑制直流的干擾，但會減慢諧波電流檢測的響應速度，同樣降低控制性能。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種同步電機諧波電流檢測方法及系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種同步電機諧波電流檢測方法，該方法包括如下步驟：

(1)基于d,q坐標系定子基波電流參考和反饋之間的控制誤差提取總定子電流諧波；

(2)利用多同步坐標變換和低通濾波從總定子電流諧波中提取待檢測各次諧波。

步驟(1)具體為：

(11)獲取d,q坐標系定子基波電流參考值及對應的基波電流反饋值；

(12)根據d,q坐標系定子基波電流參考值和系統電流閉環傳遞函數估計d,q坐標系定子實際基波電流響應；

(13)將d,q坐標系定子基波電流反饋值與定子實際基波電流響應作差得到總定子電流諧波；

具體地：