[发明专利]一种基于电流闭环和补偿的异步电机低频振荡抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机变频控制技术，尤其涉及一种基于电流闭环和补偿的异步电机低频振荡抑制方法。

背景技术

随着能源危机的不断加深，节能减排的电动汽车成为国内外各大汽车公司和科研院校的研究热点。驱动电机作为电动汽车驱动系统的关键部件，其相关特性关系到整车的使用寿命及其他诸多性能。目前使用的控制策略包括直接转矩控制(DTC)、矢量控制(VC)、恒压频比控制(V/F)等，目前，V/F在变频调速系统中仍然占据大部分的市场，因此，能对其进行某些工况及性能的研究是必要的，将使得该控制方法应用更加广泛。

某些电机在低频轻载时会出现低频振荡的现象，这时电机转速和转矩的波动很大，长期在这种工况下工作极有可能导致联轴器和轴损害或断裂。引起低频振荡的原因主要是电机磁场、转子之间能量交换引起的，而逆变器的非线性因素也会对振荡造成很大影响，对其进行补偿不仅可以减小电流、转速、转矩等信号的谐波畸变，还能在一定程度上起到抑制非线性因素对低频振荡的影响。

针对现有的低频振荡抑制方法只针对SVPWM的调制方法，且大部分都是调整定子电压幅值。本方法应用一个简单的电流环反馈，对调制深度的值进行调整并对逆变器非线性因素补偿，使得抑制效果快速、明显且易于实现，可应用在多种调制方法上。

发明内容

本发明的目的是针对先有技术的不足，提供一种基于电流闭环和逆变器非线性因素补偿的异步电机低频振荡抑制方法，可在不同调制策略下实现，使得这种方法能够更广泛地运用到工程上，提高电机平稳性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于电流闭环和补偿的异步电机低频振荡抑制方法，包括步骤：

步骤S1，根据实际工况初步计算在恒压频比控制策略(V/f)下电机频率f和定子线电压V，由调制深度M与定子线电压V的关系计算M的值；

步骤S2，采集电机运行工况下的三相电流i_sa、i_sb和i_sc，并进行坐标转换到旋转坐标系得电流i_sd与i_sq；

步骤S3，根据自适应滤波法提取旋转坐标系下的无功电流i_sq的稳态值i_sq^*，并与没经过滤波的无功电流i_sq作差，将这个差值经过PI控制后调整相应调制方法下的调制深度M，计算调整后的调制深度M^*的值；

步骤S4，将采集的电机三相定子电流i_sa、i_sb和i_sc进行低通滤波，通过对电流极性的判断，确定对逆变器非线性因素的补偿时间t；

步骤S5，将补偿时间t加入到控制算法里，改变控制信号的宽度进行实时补偿。

进一步地，所述步骤S1中，在恒压频比控制策略下，电机频率f和定子线电压V成比例关系，在逆变器直流电源电压不变的情况下可通过改变调制深度M来改变电压。

进一步地，所述步骤S1中，由工况决定电机定子频率f，根据恒压频比的关系曲线计算定子线电压V的幅值，根据调制深度M和定子线电压V的关系曲线计算调制深度M的值，通过下式确定相应调制方式对应调制深度M的值：

其中h为相应调制方式的直流利用率，U_dc为逆变前直流电源的电压，各调制方式下的计算过程相类似，只是直流利用率h不一样。

进一步地，所述调制方式包括SPWM的调制方式、SVPWM的调制方式和SPWM注入三次谐波调制方式。

进一步地，当调制方式为SPWM的调制方式时，所述的直流利用率h的取值为0.866；当调制方式为SVPWM的调制方式时，所述的直流利用率h的取值为1；当调制方式为SPWM注入三次谐波调制方式时，所述的直流利用率h的取值为1。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

采集电机三相定子电流i_sa、i_sb和i_sc，经过Clark变换成i_α和i_β，通过下式确定i_α和i_β的值：

通过下式将两相静止坐标转换为两相旋转坐标i_sd和i_sq：