基于改进谐波电压补偿的永磁同步电机电流谐波抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113890441A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111174483.3H02P29/50(2016.01)(22)申请日2021.10.09H02P25/022(2016.01)H02P27/12(2006.01)(71)申请人合肥巨一动力系统有限公司地址230051安徽省合肥市包河工业区上海路东大连路北(72)发明人范佳伦洪义平(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人范晴(51)Int.Cl.H02P21/05(2006.01)H02P21/14(2016.01)H02P21/18(2016.01)H02P21/22(2016.01)H02P21/24(2016.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于改进谐波电压补偿的永磁同步电机电流谐波抑制方法(57)摘要本发明公开了基于改进谐波电压补偿的永磁同步电机电流谐波抑制方法，将永磁同步电机的交流变量，通过高次旋转坐标变换转化为k次谐波dq坐标系下的直流量；在高次旋转坐标下计算谐波补偿电压；提取高次旋转坐标变换后的d、q轴谐波电流分量；利用谐波电压补偿和d、q轴谐波电流分量，采用模糊‑PI复合控制方法，抑制电流谐波。本发明通过改进的闭环电流平均值法提高5、7次谐波电流的提取精度，增强系统的抗干扰能力，将模糊控制与PI控制结合起来，构成模糊‑PI复合控制，利用模糊控制提高系统的鲁棒性和稳定性，利用PI控制消除静差，引入一种自适应调整因子，根据控制目标差值的变化实时调节两者权值大小，提高系统的性能。CN113890441ACN113890441A权利要求书1/3页1.基于改进谐波电压补偿的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，包括步骤：S1、将永磁同步电机的交流变量，通过高次旋转坐标变换转化为k次谐波dq坐标系下的直流量；S2、在高次旋转坐标下计算谐波补偿电压；S3、提取高次旋转坐标变换后的d、q轴谐波电流分量；S4、利用谐波电压补偿和提取的d、q轴谐波电流分量，采用模糊‑PI复合控制方法，抑制电流谐波。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤S1中，所述高次旋转坐标变换采用Park变换，推导出旋转坐标系下，由1次谐波dq系转换到k次谐波dq系的坐标变换矩阵为：其中，θ为电机转子位置。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤S2中，在高次旋转坐标下计算谐波补偿电压的方法包括：计算电机定子电压：其中，ud和uq分别为d、q轴电压；R1为定子电阻；id和iq分别为d、q轴电流；p为微分算子；ω为电角速度；分别为d、q轴磁链；取k＝‑5并代入(1)式的逆矩阵，计算出5次负向电流谐波：(3)式两边同时对时间t求导，且为常数，对t求导之后为零，再将(3)式代入可得：将(4)式代入(2)式计算后可得5次电压谐波d1‑q1轴分量：同理得7次电压谐波d1‑q1轴分量：其中，Ld和Lq分别为d、q轴电感；2CN113890441A权利要求书2/3页将(5)式和(6)式相加，结合(1)式进行坐标变换矩阵计算得到：提取出与电机转子位置无关的直流量。4.根据权利要求3所述的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤S3中，提取高次旋转坐标变换后的d、q轴谐波电流分量的方法包括：经高次坐标变换后的d、q轴电流，通过闭环电流平均值法输出5、7次谐波电流的d、q轴分量id5、iq5、id7、iq7，电流平均值法公式为：在电流平均值法的基础上加入闭环控制系统。5.根据权利要求4所述的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤S4中，采用模糊‑PI复合控制方法抑制电流谐波包括：利用谐波电压补偿，并联5、7次谐波电流抑制环，谐波电压补偿计算模块利用(7)式得到5、7次谐波电压d、q轴补偿量，分别并联模糊‑PI复合控制器，以id5＝0、iq5＝0、id7＝0、iq7＝0为控制目标，将模糊‑PI复合控制输出的附加补偿电压与谐波电压补偿计算模块算出的电压补偿量结合，得到5、7次谐波电压ud5_fc和uq5_fc、ud7_fc和uq7_fc。6.根据权利要求5所述的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，模糊‑PI复合控制输出附加补偿电压的方法，包括：设置模糊控制器的输入为5、7次谐波电流d、q轴分量实际值与理想值的偏差值E(t)和其变化率Ec(t)，输出为附加补偿电压ΔU(t)；设E(t)的论域为[‑E,E]，Ec(t)的论域为[‑Ec,Ec]，ΔU(t)的论域为[‑U,U]；设E(t)的模糊子集论域为[‑Fe,Fe]，Ec(t)的模糊子集论域为[‑Fec,Fec]，ΔU(t)的模糊子集论域为[‑Fu,