[发明专利]抑制永磁同步电机电流谐波的控制系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种抑制永磁同步电机电流谐波的控制系统及方法，所述控制系统包括：电流采样模块：实时采用三相电流；电流坐标变换模块：变换电流坐标；低通滤波处理模块：对直流分量进行处理；模糊控制决策模块：计算得到谐波补偿电压；电压坐标变换模块：变换谐波补偿电压坐标；谐波补偿电压注入模块：叠加参考电压，得到最终参考电压信号；SVPWM调制模块：调制最终参考电压信号并注入电机。本发明可实时检测电流基波中5、7次谐波分量，并计算相应的谐波补偿电压注入到最终参考电压矢量中，从而实现抑制永磁同步电机电流谐波的作用，且模糊控制策略对于非线性时变系统具有更强鲁棒性，进而提高电机控制性能。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种抑制永磁同步电机电流谐波的控制系统及方法。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、效率高等优点，被广泛应用于各种工业传动领域，如电动汽车、机器人、数控机床等。但由于逆变器死区时间、管压降以及电机反电动势波形非正弦等因素会使定子电流中含有大量的高次谐波电流，占比较大的主要是5、7次谐波。谐波的存在会导致电机的损耗增加，同时输出转矩波动变大以及电机噪声增大，使系统控制性能变差，限制了其在高性能驱动控制场合的应用。因此，研究高性能的电机控制策略，抑制谐波对电机控制性能的影响，是本领域专家学者急需解决的技术问题之一。

针对上述问题，国内外专家学者提出各种抑制电机电流谐波的控制策略，如自抗扰控制器策略以及基于坐标变换的谐波PI抑制等策略。自抗扰控制器策略通过观测器将谐波信号观测出来，并通过非线性PID调节器消除误差。其不足之处在于非线性系统理论尚未成熟，观测器及调节器参数不易整定，将导致系统稳定性以及鲁棒性较差；基于坐标变换的谐波PI抑制策略通过坐标变换的方法，将谐波电流从原电流信号，经过PI调节器生成与谐波信号相反的补偿信号，加入到电流环中，实现谐波补偿。其不足之处在于谐波信号主要是基波信号频率5、7倍，受系统带宽限制以及非线性影响，PI调节过慢且参数不易整定，无法实时补偿中高速谐波电流。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种抑制永磁同步电机电流谐波的控制系统及方法，以减少定子电流谐波，同时不受系统非线性影响。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种抑制永磁同步电机电流谐波的控制系统，包括：

电流采样模块：实时采样计算永磁同步电机的三相电流i_a、i_b、i_c以及转子位置θ；

电流坐标变换模块：将三相电流经过电流坐标变换得到同步旋转坐标系下包含谐波电流的分量i_d与i_q；对i_d与i_q由基波电流同步旋转坐标系变换到5次旋转坐标系下，得到包含5次谐波的直流分量i_5d与i_5q以及基波和7次谐波的交流量；对i_d与i_q由基波电流同步旋转坐标系变换到7次旋转坐标系下，得到包含7次谐波的直流分量i_7d与i_7q以及基波和5次谐波的交流量；

低通滤波处理模块：处理得到的5次谐波的直流分量i_5d与i_5q以及7次谐波的直流分量i_7d与i_7q；