[發明專利]基于模糊QPR控制和電壓補償的永磁同步電機諧波抑制方法

在審

• 申請號: 202110532601.7
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113098335A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 曾小華;陳虹旭;宋大鳳;鄭琦;黃鈺峰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P21/00;H02P21/14;B60L15/20
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本發明提出一種基于模糊QPR控制和電壓補償的永磁同步電機諧波抑制方法，包括以下步驟：首先，對當前電機電角速度與電流i_d、i_q進行模糊化處理；然后，將QPR控制器與電流環PI控制器并聯，利用模糊控制對QPR控制器的系數k_p、k_i、w_c進行自適應調節；最后，通過坐標變化和低通濾波器提取兩相靜止坐標系下的動態補償電壓Δu_α′、Δu_β′，計算得到目標控制電壓u_α^*、u_β^*。本發明采用模糊QPR控制器和動態電壓補償方法對電機的諧波電流進行抑制，增強了控制系統的穩定性與抗擾動能力，提高動態響應速度，以達到抑制電流諧波、減輕電機輸出轉矩脈動的目的。

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，具體涉及一種基于模糊QPR控制和電壓補償的永磁同步電機諧波抑制方法。

背景技術

隨著新能源汽車的發展，永磁同步電機憑借其高效率、高功率密度、較寬的調速范圍等優點，在新能源汽車驅動電機領域受到廣泛關注。永磁同步電機由于電機本體的設計偏差以及逆變器的非線性特性導致繞組電流中含有不同頻次諧波，從而導致了電機轉矩波動現象，過大的轉矩波動將會引起車輛傳動系統的振動和噪聲，影響行駛安全性與平順性。

目前針對電機諧波電流抑制的研究工作，主要包括兩個方面：一是優化電機本體結構；二是諧波電流抑制控制算法。其中，針對諧波電流抑制控制算法主要包括：諧波電壓補償、比例諧振控制、復矢量PI控制和重復控制等。如中國專利公布號CN109831143A，公布日2019-05-31，通過提取定子磁鏈的觀測值計算諧波補償電壓；中國專利公布號CN112039386A，公布日2020-12-04，采用模糊準比例諧振控制器對電機的轉矩脈動進行抑制；中國專利公布號CN108988725A，公布日2018-07-31，采用改進的復矢量PI控制器控制dq軸電流分量以抑制電流諧波。

諧波電流抑制控制算法中控制器參數的選取將影響到系統的響應速度與穩定性，僅采用一種控制方法也難以保證控制系統的穩定性與抗擾動能力，采用多種控制方法復合控制可以有效提升電機控制系統性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于模糊QPR控制和電壓補償的永磁同步電機諧波抑制方法，提高了控制系統抵抗電機參數擾動與外界干擾的能力，提升控制系統穩定性；同時，采用動態電壓補償結合模糊QPR控制器的方式，可以有效提高控制系統響應速度。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于模糊QPR控制和電壓補償的永磁同步電機諧波抑制方法，具體包括下述步驟：

步驟1、將檢測到的三相電流i_a、i_b、i_c經過Clark變換和Park變化得到兩相旋轉坐標系下的電流分量i_d、i_q，由當前電機目標轉矩查表得到目標電流i_d^*、i_q^*，以目標電流和實際電流差值與變化率當前電機電角速度ω_e作為模糊控制器的輸入，模糊控制器的輸出為QPR控制器的比例系數k_p、諧振系數k_i、帶寬系數ω_c；

步驟2、將QPR控制器與電流環PI控制器并聯，PI控制器的輸出u_d′、u_q′與QPR控制器的輸出Δu_d′、Δu_q′相加作為兩相旋轉坐標系下目標電壓u_d^*、u_q^*，其中，QPR控制器的傳遞函數為：

其中，ω₀為諧振頻率，s為拉普拉斯算子；