[發明專利]基于矢量諧振自抗擾控制的諧波抑制方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202211061363.7
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115528963A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 趙吉文;王紹偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/22;H02P21/00;H02P21/13;H02P25/064;H02P27/08
• 代理公司: 北京眾澤信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11701
• 代理人: 周振

本發明適用于電機控制領域，提供了一種基于矢量諧振自抗擾控制的諧波抑制方法、裝置及系統，所述方法包括以下步驟：獲取永磁同步直線電機的相關參數，建立dq坐標系下的電流環控制模型；根據所述電流環控制模型確定q軸矢量諧振自抗擾控制器、d軸矢量諧振自抗擾控制器；獲取q軸實際電流i_q和d軸實際電流i_d；將q軸給定電流與q軸實際電流i_q的差值輸入到q軸矢量諧振自抗擾控制器，獲得q軸給定電壓將d軸給定電流與d軸實際電流i_d的差值輸入到d軸矢量諧振自抗擾控制器，獲得d軸給定電壓本發明通過改進傳統的自抗擾控制器為矢量諧振自抗擾控制器，實現了電機的驅動與電流諧波的抑制。

技術領域

本發明屬于電機控制領域，尤其涉及永磁同步直線電機的控制領域，具體提供了一種基于矢量諧振自抗擾控制的諧波抑制方法、裝置及系統。

背景技術

傳統的數控機床為實現進給運動，主要采用“旋轉伺服電動機+滾珠絲械”的驅動方案。由于此種方案存在諸多連接機構，導致系統慣量增加，動態響應速度降低，定位精度降低。而永磁同步直線電機不需要中間轉換機構，實現了系統的直接驅動，避免了上述局限性，而且由于其具有精度高、行程廣、響應快等特點被廣泛應用于數控機床進給系統、長距離自動運輸系統等場合。

永磁同步直線電機控制系統多采用三閉環控制，內環為電流環，中間環為速度環，外環為位置環。電流環作為控制系統的核心環節，是直線電機伺服系統能否實現高精密控制的關鍵。但是由于永磁同步直線電機運行過程中存在的齒槽效應、死區效應以及逆變器的非線性、參數失配等因素的影響，電流中存在各種階次的諧波，造成直線電機產生推力波動，直接降低了控制系統的可靠性和平穩性。因此，開展PMSLM(永磁同步直線電機)的電流諧波抑制研究具有重要意義。

國內外主要從電機本體結構優化與控制策略兩方面對電流諧波抑制開展研究。諧波抑制常用的控制策略有重復控制、預測電流控制、諧波注入等，上述的這些控制策略在諧波抑制效果方面具有一定的作用，但是同時都有不足之處。重復控制理論上可以抑制特定頻率的諧波，適用于頻率恒定的系統。但是當諧波頻率發生變化時，需要重新設計控制器；預測電流控制可以快速精確跟蹤到電流，對于諧波抑制具有不錯的效果。但是預測控制是基于電機模型的控制方法，當模型不準確或者參數失配時，控制系統會產生擾動導致電流跟蹤精度和諧波抑制效果下降；諧波注入法實現簡單，計算量少。但是使用該方法搭建的諧波抑制環節需要電機的電感、電阻和磁鏈值。在電機運行過程中參數會因工況實時變化，該方法諧波抑制的準確性會降低；因此，亟需設計一種新的諧波抑制技術和手段。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于矢量諧振自抗擾控制的諧波抑制方法，旨在解決現有技術中導致的上述多項缺陷或缺陷之一。

本發明實施例是這樣實現的，一種基于矢量諧振自抗擾控制的諧波抑制方法，所述方法包括以下步驟：

獲取永磁同步直線電機的相關參數，建立dq坐標系下的電流環控制模型；

根據所述電流環控制模型確定q軸矢量諧振自抗擾控制器、d軸矢量諧振自抗擾控制器；

獲取q軸實際電流i_q和d軸實際電流i_d；

將q軸給定電流與q軸實際電流i_q的差值輸入到q軸矢量諧振自抗擾控制器，獲得q軸給定電壓將d軸給定電流與d軸實際電流i_d的差值輸入到d軸矢量諧振自抗擾控制器，獲得d軸給定電壓

對獲得的q軸給定電壓d軸給定電壓進行變換處理，生成PWM驅動信號，以通過PWM驅動信號控制逆變器輸出電壓信號驅動永磁同步直線電機。