[發明專利]一種無電解電容變頻驅動系統諧振抑制方法和系統

有效

• 申請號: 202010280745.3
• 申請日: 2020-04-10
• 公開（公告）號: CN111342731B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 尹泉;李海春;羅慧;劉洋
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;H02P21/05;H02P25/024;H02P27/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種無電解電容變頻驅動系統諧振抑制方法和系統，屬于永磁同步電機驅動控制領域，方法包括：提取母線電壓諧波分量；將母線電壓諧振分量乘以反饋比例增益，得到系統的阻尼電流；將阻尼電流乘以當前的母線電壓，得到逆變器輸入側的等效阻尼功率，將驅動系統輸入側的LC振蕩轉換到逆變器的輸出側；將逆變器輸入側的等效阻尼功率除以逆變器當前的輸出電流，得到逆變器的等效阻尼輸出電壓，并根據電機α、β軸電流，將等效阻尼輸出電壓疊加到α軸的阻尼電壓和β軸的阻尼電壓上，使諧振成分被電機電流吸收，實現LC諧振抑制。本發明不僅能有效抑制驅動系統中的LC諧振，還能提高無電解電容驅動系統的功率因數，計算簡單，易于數字化實現。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機驅動控制技術領域，更具體地，涉及一種無電解電容變頻驅動系統諧振抑制方法和系統。

背景技術

在傳統的交-直-交變頻驅動系統中，由于電解電容的存在，導致整個變頻驅動系統體積龐大、成本高、使用壽命低，同時輸入功率因素較低且存在網側電流諧波，因此用薄膜電容或陶瓷電容取代傳統的電解電容，即無電解電容變頻驅動系統。

無電解電容永磁同步電機變頻驅動系統主電路拓撲結構如圖1所示，圖中L_g，C_dc為網側輸入電感和母線電容，R_g為輸入線電阻；由于沒有電解電容做儲能和平滑，母線電壓周期波動，且輸入線電阻R_g阻值很小，系統阻尼能力很弱，很容易在電感L_g和電容C_dc之間形成LC諧振。

在輸入電流和母線電壓中均含有LC振蕩成分，網側輸入電流諧波增大，功率因素也隨之下降，嚴重影響了系統網側輸入質量，并對網側電流造成污染。目前抑制LC諧波振蕩的方法主要分為無源阻尼和有源阻尼。無源阻尼需要增加電阻、電感和電容等器件，增加了系統的功耗。

有源阻尼則不需要修改硬件，用軟件方法構建新的阻尼回路，在工程應用中具有更大的優勢。但是在當前的有源阻尼控制方法中，沒有考慮電機制動時母線電壓泵升的情況。如圖3所示，母線電壓的泵升同樣會被高通濾波器檢測到。當阻尼電壓疊加到電機端時，有源阻尼控制會抑制母線電壓的升高，母線會處于低電壓狀態，導致輸入電流一直被箝位在零電流。箝位時間越長，圖1中整流二極管導通角變小，電網電流正弦度越差，電流諧波增大，功率因數下降。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種無電解電容變頻驅動系統諧振抑制方法和系統，其目的在于解決當前有源阻尼控制方法由于沒有考慮電機制動時母線電壓泵升的情況，而造成電流諧波增大，功率因數下降的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種無電解電容變頻驅動系統諧振抑制方法，包括：

S1.采用預先設計的高通濾波器提取母線電壓諧波分量；

S2.將母線電壓諧振分量乘以反饋比例增益，得到系統的阻尼電流；

S3.將阻尼電流乘以當前的母線電壓，得到逆變器輸入側的等效阻尼功率，將驅動系統輸入側的LC振蕩轉換到逆變器的輸出側；

S4.將逆變器輸入側的等效阻尼功率除以逆變器當前的輸出電流，得到逆變器的等效阻尼輸出電壓，并根據電機α、β軸電流，計算等效阻尼輸出電壓分配到α軸和β軸的阻尼注入電壓；

S5.將α軸和β軸的阻尼注入電壓分別疊加到α軸的阻尼電壓和β軸的阻尼電壓上，使諧振成分被電機電流吸收，實現LC諧振抑制。

進一步地，預先設計的高通濾波器截止頻率ω_H為：