[發(fā)明專利]消除PWM過調(diào)制區(qū)低次諧波對(duì)閉環(huán)控制影響的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110715521.5
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN113381660B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王榕生;吳必瑞;黃麗霞;梁國祥;黃李健
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14;H02P21/18;H02P27/12;H02P25/02
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學(xué)俊

1.一種消除PWM過調(diào)制區(qū)低次諧波對(duì)閉環(huán)控制影響的方法，其特征在于，采用數(shù)字低通濾波離散算法消除所有低次諧波對(duì)控制的影響，并通過濾波控制軟件克服數(shù)字低通濾波離散算法帶來的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度減緩的問題；所述濾波控制軟件基本邏輯功能為當(dāng)負(fù)載變化或轉(zhuǎn)速指令值改變時(shí)，關(guān)閉濾波環(huán)節(jié)，讓控制系統(tǒng)瞬間作出響應(yīng)，使矢量控制的返饋交軸電流i_T或電磁轉(zhuǎn)矩T_em產(chǎn)生躍變；當(dāng)瞬態(tài)過程結(jié)束，再開啟濾波環(huán)節(jié)；

所述采用數(shù)字低通濾波離散算法消除所有低次諧波對(duì)控制的影響的實(shí)現(xiàn)方式如下：

為消除返饋電流所含低次諧波分量對(duì)返饋控制的影響，在三個(gè)PI計(jì)算通道上設(shè)置濾波環(huán)節(jié)，具體的：對(duì)返饋直軸電流i_M即關(guān)于Δi_M的PI運(yùn)算輸入量施以低通濾波，對(duì)交軸電壓V_T即關(guān)于Δi_T的PI運(yùn)算輸出量施以低通濾波，以及對(duì)返饋交軸電流i_T即關(guān)于Δi_T的PI運(yùn)算輸入量施以低通濾波；所述濾波環(huán)節(jié)采用的數(shù)字低通濾波離散算法為：

Y_out(k)＝K₁Y_out(k-1)+K₂Y_in(k)?(1)

式中，Y_out(k)為第k個(gè)采樣周期濾波輸出量，Y_out(k-1)為第k-1個(gè)采樣周期濾波輸出量，Y_in(k)為第k個(gè)采樣周期濾波輸入量，τ為濾波時(shí)間常數(shù)，T_C為PWM載波周期，亦即采樣周期；在系統(tǒng)每個(gè)循環(huán)采樣周期T_C中按式(1)實(shí)時(shí)計(jì)算i_M、V_T、i_T各量的濾波輸出值，該計(jì)算為循環(huán)過程，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)式(1)輸入量Y_in(i_M、V_T、i_T)中的各次諧波進(jìn)行濾除，使輸出量Y_out僅為基波變換值，不含諧波，由此消除諧波對(duì)后續(xù)PI控制的影響；每次循環(huán)運(yùn)算結(jié)束前應(yīng)保存當(dāng)前運(yùn)算的Y_out(k)值作為下次循環(huán)運(yùn)算的Y_out(k-1)值；

所述濾波控制軟件具體實(shí)現(xiàn)功能如下：

針對(duì)電機(jī)負(fù)載變化或轉(zhuǎn)速指令值改變兩種情形觸發(fā)的瞬態(tài)過程，控制關(guān)閉V_T、i_T濾波，直至瞬態(tài)過程結(jié)束；當(dāng)測出參考轉(zhuǎn)速n_ref，即轉(zhuǎn)速指令值大于額定轉(zhuǎn)速時(shí)開啟V_T、i_T濾波，否則關(guān)閉濾波；為保持電機(jī)磁鏈恒定，始終對(duì)i_M濾波；由于電機(jī)負(fù)載變化必引起參考轉(zhuǎn)速變化，當(dāng)測出參考轉(zhuǎn)速變化量delta_n超過給定值時(shí)，即關(guān)閉V_T、i_T濾波，使控制系統(tǒng)能瞬間作出響應(yīng)，即返饋交軸電流i_T或電磁轉(zhuǎn)矩T_em瞬間產(chǎn)生躍變，促使系統(tǒng)快速達(dá)到新的狀態(tài)；關(guān)閉V_T、i_T濾波的時(shí)間長短取決于變量delta_t的賦值，該賦值即為系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，其大小取決于系統(tǒng)電時(shí)間常數(shù)，當(dāng)時(shí)間計(jì)數(shù)器t達(dá)到delta_t值時(shí)，瞬態(tài)過程結(jié)束，開啟V_T、i_T濾波并復(fù)位t；當(dāng)測出參考轉(zhuǎn)速n_ref發(fā)生變化且n_ref新值大于額定轉(zhuǎn)速n_N時(shí)，即關(guān)閉V_T、i_T濾波，當(dāng)時(shí)間計(jì)數(shù)器t值達(dá)到delta_t值時(shí)，瞬態(tài)過程結(jié)束，開啟V_T、i_T濾波并復(fù)位t。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除PWM過調(diào)制區(qū)低次諧波對(duì)閉環(huán)控制影響的方法，其特征在于，所述數(shù)字低通濾波離散算法中，對(duì)K₁、K₂的取值須滿足K₁＞0，K₂＞0及K₁+K₂＝1的關(guān)系，K₂取值越小，濾波效果越好。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消除PWM過調(diào)制區(qū)低次諧波對(duì)閉環(huán)控制影響的方法，其特征在于，所述濾波控制軟件還具有如下功能：

設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測允許標(biāo)志sp_flang與負(fù)載檢測允許標(biāo)志load_flang兩個(gè)變量；當(dāng)處理負(fù)載變化引起的瞬態(tài)過程時(shí)，復(fù)位sp_flang變量，禁止對(duì)參考轉(zhuǎn)速n_ref變化的檢測，直至瞬態(tài)過程結(jié)束；當(dāng)處理參考轉(zhuǎn)速n_ref變化引起的瞬態(tài)過程時(shí)，復(fù)位load_flang變量，禁止對(duì)負(fù)載變化的檢測，直至瞬態(tài)過程結(jié)束；以此規(guī)避同時(shí)面對(duì)負(fù)載及參考轉(zhuǎn)速n_ref變化引起的瞬態(tài)過程。