[發明專利]一種抑制永磁同步電機單電阻采樣電流畸變的方法

有效

• 申請號: 202110460647.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113224992B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 童懷
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/22;H02P27/12
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張生梅

本發明公開了一種抑制永磁同步電機單電阻采樣電流畸變的方法，一方面通過對矢量變頻控制每一個扇區對應的兩個非零電壓矢量作用時間T₁、T₂的變化曲線進行平滑處理，減少實際運行過程中T₁、T₂不規則變化引起的相電流采樣誤差，另一方面通過解決由于單電阻電流采樣誤差導致轉子位置角估算誤差被放大的問題，進一步抑制相電流波形畸變，使電機相電流盡可能接近正弦波形。

技術領域

本發明涉及電機控制的技術領域，尤其涉及到一種抑制永磁同步電機單電阻采樣電流畸變的方法。

背景技術

由于永磁同步電機具有結構緊湊、功率密度和電機效率高且調速范圍寬等優點，目前已被廣泛應用于家電、風機泵類產品等領域。小功率永磁同步電機及其驅動系統產品要求較高的性價比，在位置檢測方面通常所采用的HALL位置傳感器或光電編碼位置傳感器逐漸被無位置傳感器控制算法所替代；在電流采樣方面，常用的電流采樣方法是采用兩個電流傳感器測量相電流，這種方法成本較高，在整機硬件成本中占有不可忽視的比例，相電流的電阻采樣方案可以簡化系統結構，降低硬件電路成本，目前較常用的方案是雙電阻采樣方案。電機相電流單電阻采樣方案可以進一步簡化硬件電路布局、降低硬件電路成本，近幾年來無位置傳感器、單電阻采樣永磁同步電機矢量控制方案越來越受到生產廠家的重視。

由于逆變器的非線性以及永磁同步電機氣隙磁場畸變，在運行過程中永磁同步電機定子電流中含有大量的諧波分量，導致電流波形發生畸變，進一步引起電磁噪音，同時也影響電機的效率。李毅拓，陸海峰等在《電機工程學報》(2014，NO.34)提出了基于諧振調節器永磁同步電機電流諧波抑制方法；李生民等在《電機與控制應用》(2019，NO.46)提出了基于閉環電流平均值的諧波電壓注入法來降低電流波形的畸變率及5、7次諧波含量。這些方法屬于傳統電流畸變抑制方法，主要思路是采用諧振調節器或低通濾波器提取并消除相電流中的5、7次諧波分量。

在減小單電阻采樣永磁同步電機電流波形畸變的研究方面，黃科元等人在《電力系統及其自動化學報》(VOL.30,NO.9)上提出了一種單電阻采樣永磁同步電機相電流重構策略，在低調制不可觀測區和中調制不可觀測區插入測量脈沖，在高調制不可觀測區采用電壓矢量近似的方法，但這種方法存在算法執行時間長、實施過程復雜的缺點；Saritha B等人在《IEEE Trans on Industrial Electronics》(VOL.54,NO.5)針對不可觀測區采用正弦曲線擬合觀測器，使估計的電流趨近參考正弦三相電流，但這種方法依賴電機參數，且不能解決低速誤差問題。

除逆變器和氣隙磁場的非線性原因外，無位置傳感器、單電阻采樣永磁同步電機控制系統電流畸變的原因還包括：①通過無位置傳感器算法計算出的轉子位置角與轉子實際位置角之間存在誤差；②單電阻采樣需要對驅動系統母線電流進行三相電流重構，電流重構過程中存在盲區，即不可觀測區，從而產生電流采樣誤差。現有技術同時針對這兩種原因進行電流畸變抑制的策略目前還沒有相關的文獻記載。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種抑制永磁同步電機單電阻采樣電流畸變的方法，通過同時減小轉子位置角估算和電流采樣兩方面誤差，來抑制永磁同步電機控制系統相電流波形的畸變，使相電流盡可能接近正弦波。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：

一種抑制永磁同步電機單電阻采樣電流畸變的方法，應用在單電阻采樣永磁同步電機無位置傳感器控制系統中，該控制系統包括電流采樣、轉子位置估算、Clarke和PARK變換、最大轉矩電流比控制MTPA、速度環、dq軸電流環、PARK逆變換、SVPWM計算、三相PWM逆變器在內的單元；