一種永磁同步電機諧波電流抑制方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種永磁同步電機諧波電流抑制方法及裝置，通過獲取待抑制諧波電流的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差，采用傅里葉分析方法將待抑制諧波電流信號提取出來，然后進行濾波與疊加，同時，對電機的電角度進行角度補償，與諧波電流信號一起進行信號重構，得到重復控制器的輸出。重復控制器與PI控制器組成整體電流控制器，作用于永磁同步電機的矢量控制。該諧波電流抑制方法邏輯簡單，抑制不同次的諧波電流時，只需進行簡單的重復即可，可以很好地抑制諧波電流的大小，從而達到抑制轉矩脈動，提高轉矩控制精度的目的，滿足高性能永磁同步電機在電動汽車等領域的應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及汽車
，尤其涉及一種永磁同步電機諧波電流抑制方法及裝置。
技術介紹
永磁同步電機由于具有功率密度高、轉動慣量低、效率高等優點而被更多地應用于高性能運動控制的應用場合，如航空航天、精密機床、機器人直接驅動以及近來發展非常迅速的電動汽車領域等。轉矩平滑是這些領域的基本要求。理想情況下，永磁同步電機能產生平滑的瞬時轉矩波形，但由于電機的齒槽轉矩、氣隙磁通諧波、電機控制器開關功率器件的死區時間和管壓降、電流傳感器的標定誤差等原因，電機三相電流中會產生相當一部分含量的高次諧波電流。高次諧波電流分量會導致轉矩脈動，引起整個系統的可靠性、穩定性和效率大大降低。同時，會導致永磁同步電機的定子繞組和鐵芯中產生附加的銅耗和鐵耗，引起電機溫度升高。此外，高次諧波電流還會增大電機噪聲。對于抑制諧波電流，國內外專家學者做了大量的研究工作，并提出了各種方法。比如，重復控制可以對電機電流頻率的整數倍電流諧波進行抑制，從而改善轉矩脈動。然而，傳統的重復控制算法復雜，且需占用大量的存儲空間。有專家學者又相繼提出了一些改進的重復控制算法，在特定頻率上采用了傅里葉分析和信號重構的方法，能大大簡化算法，同時避免了使用多余的存儲空間。但是這些方法在系統穩定性方面不夠，且沒有考慮電機高速運行情況下開關頻率對重復控制的影響，當電機運行速度提高時，其諧波抑制效果有限。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種永磁同步電機諧波電流抑制方法及裝置，能非常穩定、有效地抑制高次諧波電流。為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種永磁同步電機諧波電流抑制方法，包括：步驟S1，獲取待抑制諧波電流的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差；步驟S2，輸入所述d軸電流偏差和/或所述q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲取本次傅里葉分析輸出結果；步驟S3，將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；步驟S4，對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；步驟S5，對所述步驟S3獲得的疊加后的輸出結果與所述步驟S4獲得的補償后的電角度的正弦值和余弦值進行信號重構；步驟S6，將經所述步驟S5信號重構后的輸出信號進行比例調節和限幅處理，然后與比例/積分控制器的輸出信號合成，作用于永磁同步電機的矢量控制。其中，所述步驟S1具體包括：步驟S11，對給定的轉矩指令信號進行分配，獲取d軸電流指令值和q軸電流指令值；步驟S12，將采集的三相坐標系下定子兩相電流進行Clark變換，得到靜止兩相坐標系下α軸電流實際值和β軸電流實際值；步驟S13，將α軸電流實際值和β軸電流實際值分別進行Park變換，得到轉子坐標系下d軸電流實際值和q軸電流實際值；步驟S14，將所述d軸電流指令值與所述d軸電流實際值相減得到所述d軸電流偏差，和/或將所述q軸電流指令值與所述q軸電流實際值相減得到所述q軸電流偏差。其中，所述步驟S4中補償后的電角度通過基波電流的電角度與待抑制諧波次數相乘后，再與補償角度求和而得。其中，所述步驟S3獲得的疊加后的輸出結果包括余弦分量疊加值和正弦分量疊加值，所述步驟S5具體為：將所述余弦分量疊加值與所述補償后電角度的余弦值相乘，將所述正弦分量疊加值與所述補償后電角度的正弦值相乘，再對兩個乘積求和。其中，所述步驟S6具體包括：將經所述步驟S5信號重構后的輸出信號與比例系數相乘，然后判斷相乘后的乘積與設定的上限值或下限值的大小，如果所述乘積大于所述上限值，則輸出所述上限值與所述比例/積分控制器的輸出信號合成；如果所述乘積小于所述下限值，則輸出所述下限值與所述比例/積分控制器的輸出信號合成；如果所述乘積大于等于所述下限值，同時小于等于所述上限值，則輸出所述乘積與所述比例/積分控制器的輸出信號合成。本專利技術還提供一種永磁同步電機諧波電流抑制裝置，包括：獲取模塊，用于獲取待抑制諧波電流的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差；傅里葉分析模塊，用于輸入所述獲取的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲得本次傅里葉分析輸出結果；低通濾波與疊加輸出模塊，用于將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；角度補償模塊，用于對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；信號重構模塊，用于對所述低通濾波與疊加輸出模塊獲得的疊加后的輸出結果與所述角度補償模塊獲得的補償后的電角度的正弦值和余弦值進行信號重構；比例限幅模塊，用于將所述信號重構模塊的輸出信號進行比例調節和限幅處理，然后與比例/積分控制器的輸出信號合成，作用于永磁同步電機的矢量控制。其中，所述獲取模塊進一步包括：電流分配模塊，用于對給定的轉矩指令信號進行分配，獲取d軸電流指令值和q軸電流指令值；Clark變換模塊，用于將采集的三相坐標系下定子兩相電流進行Clark變換，得到靜止兩相坐標系下α軸電流實際值和β軸電流實際值；Park變換模塊，用于將α軸電流實際值和β軸電流實際值分別進行Park變換，得到轉子坐標系下d軸電流實際值和q軸電流實際值；計算模塊，用于將所述d軸電流指令值與所述d軸電流實際值相減得到所述d軸電流偏差，和/或將所述q軸電流指令值與所述q軸電流實際值相減得到所述q軸電流偏差。本專利技術還提供一種重復控制器，包括：傅里葉分析模塊，用于輸入獲取的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲得本次傅里葉分析輸出結果；低通濾波與疊加輸出模塊，用于將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；角度補償模塊，用于對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；信號重構模塊，用于對所述低通濾波與疊加輸出模塊獲得的疊加后的輸出結果與所述角度補償模塊獲得的補償后的電角度的正弦值和余弦值進行信號重構；比例限幅模塊，用于將所述信號重構模塊的輸出信號進行比例調節和限幅處理，然后與比例/積分控制器的輸出信號合成，作用于永磁同步電機的矢量控制。本專利技術還提供一種整體電流控制器，包括：至少一個諧波電流抑制器以及比例/積分控制器，所述諧波電流抑制器包括至少一個重復控制器，所述重復控制器包括：傅里葉分析模塊，用于輸入獲取的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲得本次傅里葉分析輸出結果；低通濾波與疊加輸出模塊，用于將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；角度補償模塊，用于對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；信號重構模塊，用于對所述低通濾波與疊加輸出模塊獲得的疊加后的輸出結果與所述角度補償模塊獲得的補償后的電角度的正弦值和余弦值進行信號重構；比例限幅模塊，用于將所述信號重構模塊的輸出信號進行比例調節和限幅處理，然后與比例/積分控制器的輸出信號合成，作用于永磁同步電機的矢量控制。其中，所述整體電流控制器包括兩個諧波電流抑制器，第一諧波本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種永磁同步電機諧波電流抑制方法，包括：步驟S1，獲取待抑制諧波電流的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差；步驟S2，輸入所述d軸電流偏差和/或所述q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲取本次傅里葉分析輸出結果；步驟S3，將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；步驟S4，對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；步驟S5，對所述步驟S3獲得的疊加后的輸出結果與所述步驟S4獲得的補償后的電角度的正弦值和余弦值進行信號重構；步驟S6，將經所述步驟S5信號重構后的輸出信號進行比例調節和限幅處理，然后與比例/積分控制器的輸出信號合成，作用于永磁同步電機的矢量控制。

【技術特征摘要】
1.一種永磁同步電機諧波電流抑制方法，包括：步驟S1，獲取待抑制諧波電流的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差；步驟S2，輸入所述d軸電流偏差和/或所述q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲取本次傅里葉分析輸出結果；步驟S3，將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；步驟S4，對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；步驟S5，對所述步驟S3獲得的疊加后的輸出結果與所述步驟S4獲得的補償后的電角度的正弦值和余弦值進行信號重構；步驟S6，將經所述步驟S5信號重構后的輸出信號進行比例調節和限幅處理，然后與比例/積分控制器的輸出信號合成，作用于永磁同步電機的矢量控制。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：步驟S11，對給定的轉矩指令信號進行分配，獲取d軸電流指令值和q軸電流指令值；步驟S12，將采集的三相坐標系下定子兩相電流進行Clark變換，得到靜止兩相坐標系下α軸電流實際值和β軸電流實際值；步驟S13，將α軸電流實際值和β軸電流實際值分別進行Park變換，得到轉子坐標系下d軸電流實際值和q軸電流實際值；步驟S14，將所述d軸電流指令值與所述d軸電流實際值相減得到所述d軸電流偏差，和/或將所述q軸電流指令值與所述q軸電流實際值相減得到所述q軸電流偏差。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中補償后的電角度通過基波電流的電角度與待抑制諧波次數相乘后，再與補償角度求和而得。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S3獲得的疊加后的輸出結果包括余弦分量疊加值和正弦分量疊加值，所述步驟S5具體為：將所述余弦分量疊加值與所述補償后電角度的余弦值相乘，將所述正弦分量疊加值與所述補償后電角度的正弦值相乘，再對兩個乘積求和。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S6具體包括：將經所述步驟S5信號重構后的輸出信號與比例系數相乘，然后判斷相乘后的乘積與設定的上限值或下限值的大小，如果所述乘積大于所述上限值，則輸出所述上限值與所述比例/積分控制器的輸出信號合成；如果所述乘積小于所述下限值，則輸出所述下限值與所述比例/積分控制器的輸出信號合成；如果所述乘積大于等于所述下限值，同時小于等于所述上限值，則輸出所述乘積與所述比例/積分控制器的輸出信號合成。6.一種永磁同步電機諧波電流抑制裝置，其特征在于，包括：獲取模塊，用于獲取待抑制諧波電流的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差；傅里葉分析模塊，用于輸入所述獲取的d軸電流偏差和/或q軸電流偏差、待抑制諧波電流的電角速度和電角度，進行傅里葉分析，獲得本次傅里葉分析輸出結果；低通濾波與疊加輸出模塊，用于將上一次傅里葉分析輸出結果進行低通濾波后，與本次傅里葉分析輸出結果相疊加，獲得疊加后的輸出結果；角度補償模塊，用于對基波電流的電角度進行角度補償，并分別計算補償后的電角度的正弦值和余弦值；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃慈梅，劉偉，李樂榮，夏鑄亮，廖展圖，趙小坤，
申請(專利權)人：廣州汽車集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44