[發明專利]一種抑制單相充電二次功率諧波的控制方法及電機控制器

有效

• 申請號: 202110582250.0
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113315397B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 高加樓;蔣棟;趙炫;孫偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M1/12;H02P27/06;H02P29/50;B60L53/24;H02J7/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發明公開了一種抑制單相充電二次功率諧波的控制方法及電機控制器，屬于驅動控制領域，用于控制僅在中性點與正輸入端或負輸入端之間設置有低壓電容的箝位型三電平變換器，當正負輸入端之間高壓電池連接的充電機單相并網時，方法包括：根據電機轉子的d軸位置角將對應相的電機繞組連接至低壓電容；根據充電機單相并網時施加在低壓電容兩端的電壓中二次功率諧波的幅值和相位，計算低壓電容電壓指令值；根據低壓電容電壓指令值計算其他各相電壓指令以控制橋臂中的上、下開關管，從而在低壓電容兩端產生與二次功率諧波幅值相同且相位相反的諧波信號。低壓電容吸收充電功率中的二次諧波分量，實現充電機平滑并網，使電池不受功率諧波的影響。

技術領域

本發明屬于驅動控制領域，更具體地，涉及一種抑制單相充電二次功率諧波的控制方法及電機控制器。

背景技術

新能源汽車中包含驅動電機、電機控制器、高壓電池、車載充電機以及DC/DC變換器等中大功率的電氣裝備，它們之間的能量流動方式以及電氣架構深刻影響著新能源汽車的效率、成本和功率密度。一般而言，驅動電機、電機控制器、高壓電池之間的能量傳輸與車載充電機、DC/DC變換器的電能變換是彼此獨立的，不存在耦合關系。現有技術中，存在利用電機控制器來實現車載充電機的部分功能，從而減少硬件開銷。這綜合有效地利用新能源汽車中的電氣裝備，使它們協作共同參與電能變換和能量交互的過程，可有效提升系統的效能并降低成本。

目前的集成解決方案，大多集中在解決如何復用已有的硬件來實現相關的電能變換功能的問題，雖具備一定的高集成性，但實用性和可靠性都差強人意。尤其是車載充電機并網過程中的二次功率諧波，并沒有得到相應的抑制，其單相并網給電池帶來了極大的負面影響。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種抑制單相充電二次功率諧波的控制方法及電機控制器，其目的在于利用低壓電容吸收充電功率中的二次諧波分量，實現充電機平滑并網，使輸入側電池不受功率諧波的影響。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種抑制單相充電二次功率諧波的控制方法，用于控制箝位型三電平變換器，所述箝位型三電平變換器的中性點與正輸入端之間、或者中性點與負輸入端之間設置有低壓電容，正、負輸入端之間連接有高壓電池，當所述高壓電池連接的充電機單相并網時，方法包括：S1，根據所述箝位型三電平變換器輸出側電機轉子的d軸位置角控制所述箝位型三電平變換器各橋臂中點電位對應的中間開關管，以將與所述d軸位置角對應相的電機繞組連接至所述低壓電容；S2，根據充電機單相并網時所述高壓電池施加在所述低壓電容兩端的電壓中二次功率諧波的幅值和相位，計算在所述低壓電容兩端產生與所述二次功率諧波幅值相同且相位相反的諧波信號時所需的低壓電容電壓指令值；S3，根據所述低壓電容電壓指令值計算其他各相電機繞組的相電壓指令，并根據所述相電壓指令分別控制所述其他各相電機繞組連接的橋臂中的上開關管和下開關管，以在所述低壓電容兩端產生所述諧波信號。

更進一步地，所述S1包括：控制所述d軸位置角對應相的電機繞組連接橋臂的中點電位所對應的中間開關管導通，并控制其他各相電機繞組連接橋臂的中點電位所對應的中間開關管關斷。

更進一步地，所述電機為三相電機，當所述d軸位置角位于[-30°，30°]或[150°，210°]時，所述對應相的電機繞組為A相電機繞組；當所述d軸位置角位于[90°，150°]或[-90°，-30°]時，所述對應相的電機繞組為B相電機繞組；否則，所述對應相的電機繞組為C相電機繞組。

更進一步地，所述低壓電容電壓指令值中的幅值為所述低壓電容的平均電壓指令u_av和二次交變電壓指令Δu之和，所述平均電壓指令u_av和二次交變電壓指令Δu分別為：