[發明專利]一種凸級式同步電機諧波電流解耦控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010593436.1
• 申請日: 2020-06-27
• 公開（公告）號: CN111800043B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 康勁松;母思遠;馬志勛;姜后曉;吳冬華;姜付杰;高信邁
• 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: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P27/06;H02P25/022
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本發明涉及一種凸級式同步電機諧波電流解耦控制系統及方法，系統包括：諧波電流檢測模塊：獲取6k±1次諧波電流反饋，k為正整數；線性變換模塊：將諧波參考坐標系下的6k±1次諧波電流參考和6k±1諧波電流反饋分別進行線性變換得到新的諧波電流；諧波電流解耦控制模塊：根據線性變換后的諧波電流參考與諧波電流反饋間的誤差調節，對各次諧波電流進行獨立解耦控制；逆線性變換模塊：對輸出電壓進行逆線性變換得到諧波參考坐標系下的控制輸出電壓；電機控制模塊：將控制輸出電壓作為凸級式同步電機輸出電壓的參考值控制其工作。與現有技術相比，本發明實現了諧波電流的動態解耦控制，提高了諧波電流控制精度與響應速度，同時利用線性變換，簡化了解耦控制器設計。

技術領域

本發明涉及同步電機控制技術領域，尤其是涉及一種凸級式同步電機諧波電流解耦控制系統及方法。

背景技術

內置式永磁同步電動機由于高效率、高功率密度、寬調速范圍等優勢，通常用作驅動電機，在電動汽車等領域中得到了廣泛的應用。然而，由于電機的齒槽效應、永磁磁勢諧波造成的反電動勢畸變，以及逆變器的死區效應等影響，其定子繞組中存在6k±1倍基波頻率的諧波電流。若不加以控制，諧波電流會造成額外的銅耗與鐵耗，同時產生轉矩脈動，影響電機效率，噪聲和轉矩輸出平穩性。

永磁同步電動機普遍通過PI控制器控制定子電流，由于帶寬限制，PI控制器難以對諧波電流進行有效控制。然而，任意頻率的交流量在相同轉速旋轉的坐標系都可以轉化為直流?；诖嗽?，多參考坐標系法被廣泛用于永磁同步電動機諧波電流檢測與控制中，如：廖勇等人發表的文章：“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。

傳統基于多同步坐標變換的諧波電流控制方法，檢測出諧波電流在其參考坐標系下的直流分量后，直接在諧波電流坐標系下對該直流分量進行PI控制。然而，文獻(鐘再敏、江尚、康勁松、陳雪平、周英坤，永磁同步電機諧波電壓與電流的耦合模型及前饋控制,電工技術學報,vol.32,no.18,pp.131-142,2017.)中指出，對于凸級式永磁同步電機，同頻的正負序諧波電流之間存在耦合，影響諧波電流的控制性能。上述傳統諧波電流控制方法，沒有基于諧波電流的動態方程設計控制器，忽略了凸級式同步電機諧波間的動態耦合，無法實現諧波電流間完全解耦，從而影響諧波電流控制精度與響應速度。

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能提高了諧波電流控制精度與響應速度的凸級式同步電機諧波電流解耦控制系統及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種凸級式同步電機諧波電流解耦控制系統，該系統包括：

諧波電流檢測模塊：用于檢測獲取6k±1次諧波電流并作為諧波電流反饋，k為正整數；

線性變換模塊：用于將諧波參考坐標系下的6k±1次諧波電流參考和檢測到的6k±1諧波電流反饋分別進行線性變換得到新的諧波電流；

諧波電流解耦控制模塊：用于根據線性變換后的諧波電流參考與諧波電流反饋間的誤差調節輸出電壓，對各次諧波電流進行獨立解耦控制；

逆線性變換模塊：對諧波電流解耦控制模塊的輸出電壓進行逆線性變換得到諧波參考坐標系下的控制輸出電壓；

電機控制模塊：將控制輸出電壓作為凸級式同步電機輸出電壓的參考值控制凸級式同步電機工作。

優選地，線性變換模塊進行線性變換的具體方式為：