[发明专利]一种凸级式同步电机谐波电流解耦控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种凸级式同步电机谐波电流解耦控制系统及方法，系统包括：谐波电流检测模块：获取6k±1次谐波电流反馈，k为正整数；线性变换模块：将谐波参考坐标系下的6k±1次谐波电流参考和6k±1谐波电流反馈分别进行线性变换得到新的谐波电流；谐波电流解耦控制模块：根据线性变换后的谐波电流参考与谐波电流反馈间的误差调节，对各次谐波电流进行独立解耦控制；逆线性变换模块：对输出电压进行逆线性变换得到谐波参考坐标系下的控制输出电压；电机控制模块：将控制输出电压作为凸级式同步电机输出电压的参考值控制其工作。与现有技术相比，本发明实现了谐波电流的动态解耦控制，提高了谐波电流控制精度与响应速度，同时利用线性变换，简化了解耦控制器设计。

技术领域

本发明涉及同步电机控制技术领域，尤其是涉及一种凸级式同步电机谐波电流解耦控制系统及方法。

背景技术

内置式永磁同步电动机由于高效率、高功率密度、宽调速范围等优势，通常用作驱动电机，在电动汽车等领域中得到了广泛的应用。然而，由于电机的齿槽效应、永磁磁势谐波造成的反电动势畸变，以及逆变器的死区效应等影响，其定子绕组中存在6k±1倍基波频率的谐波电流。若不加以控制，谐波电流会造成额外的铜耗与铁耗，同时产生转矩脉动，影响电机效率，噪声和转矩输出平稳性。

永磁同步电动机普遍通过PI控制器控制定子电流，由于带宽限制，PI控制器难以对谐波电流进行有效控制。然而，任意频率的交流量在相同转速旋转的坐标系都可以转化为直流。基于此原理，多参考坐标系法被广泛用于永磁同步电动机谐波电流检测与控制中，如：廖勇等人发表的文章：“用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动”，《中国电机工程学报》.2011,第31卷(第21期),第119-127页。

传统基于多同步坐标变换的谐波电流控制方法，检测出谐波电流在其参考坐标系下的直流分量后，直接在谐波电流坐标系下对该直流分量进行PI控制。然而，文献(钟再敏、江尚、康劲松、陈雪平、周英坤，永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制,电工技术学报,vol.32,no.18,pp.131-142,2017.)中指出，对于凸级式永磁同步电机，同频的正负序谐波电流之间存在耦合，影响谐波电流的控制性能。上述传统谐波电流控制方法，没有基于谐波电流的动态方程设计控制器，忽略了凸级式同步电机谐波间的动态耦合，无法实现谐波电流间完全解耦，从而影响谐波电流控制精度与响应速度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能提高了谐波电流控制精度与响应速度的凸级式同步电机谐波电流解耦控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种凸级式同步电机谐波电流解耦控制系统，该系统包括：

谐波电流检测模块：用于检测获取6k±1次谐波电流并作为谐波电流反馈，k为正整数；

线性变换模块：用于将谐波参考坐标系下的6k±1次谐波电流参考和检测到的6k±1谐波电流反馈分别进行线性变换得到新的谐波电流；

谐波电流解耦控制模块：用于根据线性变换后的谐波电流参考与谐波电流反馈间的误差调节输出电压，对各次谐波电流进行独立解耦控制；

逆线性变换模块：对谐波电流解耦控制模块的输出电压进行逆线性变换得到谐波参考坐标系下的控制输出电压；

电机控制模块：将控制输出电压作为凸级式同步电机输出电压的参考值控制凸级式同步电机工作。

优选地，线性变换模块进行线性变换的具体方式为：