[发明专利]一种强鲁棒性低电流谐波的电机控制方法

说明书

本发明公开了一种强鲁棒性低电流谐波的电机控制方法，所述方法实现包括：d轴电流控制器ACR、q轴电流控制器RADRC、Park逆变换单元、PWM单元、电压源逆变桥、三相电机、Clark变换单元、Park变换单元。通过在传统ESO的扰动估计回路中增加并联谐振环节，构建新型谐振扩张状态观测器RESO，并应用新型RESO构成谐振自抗扰RADRC电流环，以新型RESO中的ESO抑制直流扰动，以干扰估计环路引入的谐振环节跟踪谐波扰动，从而使RADRC具有更强的电流谐波扰动估计和抑制能力，同时又具备面向电机参数摄动的强鲁棒性。该方法的实施只涉及软件，无需添加或改动控制系统任何硬件，不增加系统的体积与成本。

技术领域

本发明涉及一种强鲁棒性低电流谐波的电机控制方法，属于电机控制领域。

背景技术

电机广泛应用于电动汽车、轨道牵引、航空航天和风力发电等领域。电机运行时，逆变器死区效应、电机磁链谐波、齿槽转矩以及电流检测误差等因素，造成相电流中存在谐波成分，增加电机损耗，恶化转矩脉动，严重降低系统性能。常规电流谐波抑制方法依赖电机参数，电流谐波抑制效果不可避免地会受到电机参数扰动因素的影响。因此，提高电机参数时变下的谐波抑制效果以提高电机系统性能极为重要。

目前已有多种控制策略研究电流谐波抑制，但存在不同程度的问题，不能同时满足强鲁棒性和低电流谐波需求。例如：“Dead-time compensation based on a modifiedmultiple complex coefficient filter for permanent magnet synchronous machinedrives”(见《IEEE Transactions on Power Electronics》，2021)提出了自适应滤波器电压补偿方法抑制电流谐波，利用滤波器从d轴和q轴电流中获取6次谐波序列信息，并由电压方程直接计算出死区效应补偿电压，但是，这种基于电压计算的死区效应补偿方法并不适用于死区以外因素导致的电流谐波抑制。“Selective current harmonic suppressionfor high-speed PMSM based on high-precision harmonic detection method”(见《IEEE Transactions on Industrial Informatics》，2019)利用多重同步旋转坐标变换获得含有谐波分量的d轴和q轴电流，通过闭环检测系统提取电流谐波，基于包含谐波的电机模型计算出补偿电压值，并分别注入到d轴和q轴电流控制器的输出端，然而，该方法的谐波抑制效果较大程度地依赖于电机模型的准确度。“Combined resonant controller andtwo-degree-of-freedom PID controller for PMSLM current harmonics suppression”(见《IEEE Transactions on Industrial Electronics》，2018)应用典型的比例积分谐振控制器，通过谐振频率处无限增益特性实现电流谐波抑制，但是由于PI参数设计需要精确的电机参数，而电机参数在电机运行中又会有较大变化，因此，该方法的电流谐波抑制效果不可避免地会受到电机参数扰动的影响。“From PID to active disturbance rejectioncontrol”(见《IEEE Transactions on Industrial Electronics》，2009)提出自抗扰控制器(ADRC)依靠扩张状态观测器(ESO)观测系统扰动，由此能够有效估计并补偿系统扰动且不依赖电机模型，可以抑制电机参数变化等不确定扰动对系统性能的影响，但该方法并未体现出在电流谐波抑制中的适用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种强鲁棒性低电流谐波的电机控制方法，通过在传统ESO的扰动估计回路中增加并联谐振环节，构建新型谐振扩张状态观测器RESO，并应用新型RESO构成谐振自抗扰RADRC电流环，以新型RESO中的ESO抑制直流扰动，以干扰估计环路引入的谐振环节跟踪谐波扰动，从而使RADRC具有更强的电流谐波扰动估计和抑制能力，同时又具备面向电机参数摄动的强鲁棒性。