一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置，通过获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差，采用傅里叶分析方法将待抑制谐波电流信号提取出来，然后进行滤波与叠加，同时，对电机的电角度进行角度补偿，与谐波电流信号一起进行信号重构，得到重复控制器的输出。重复控制器与PI控制器组成整体电流控制器，作用于永磁同步电机的矢量控制。该谐波电流抑制方法逻辑简单，抑制不同次的谐波电流时，只需进行简单的重复即可，可以很好地抑制谐波电流的大小，从而达到抑制转矩脉动，提高转矩控制精度的目的，满足高性能永磁同步电机在电动汽车等领域的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置。
技术介绍
永磁同步电机由于具有功率密度高、转动惯量低、效率高等优点而被更多地应用于高性能运动控制的应用场合，如航空航天、精密机床、机器人直接驱动以及近来发展非常迅速的电动汽车领域等。转矩平滑是这些领域的基本要求。理想情况下，永磁同步电机能产生平滑的瞬时转矩波形，但由于电机的齿槽转矩、气隙磁通谐波、电机控制器开关功率器件的死区时间和管压降、电流传感器的标定误差等原因，电机三相电流中会产生相当一部分含量的高次谐波电流。高次谐波电流分量会导致转矩脉动，引起整个系统的可靠性、稳定性和效率大大降低。同时，会导致永磁同步电机的定子绕组和铁芯中产生附加的铜耗和铁耗，引起电机温度升高。此外，高次谐波电流还会增大电机噪声。对于抑制谐波电流，国内外专家学者做了大量的研究工作，并提出了各种方法。比如，重复控制可以对电机电流频率的整数倍电流谐波进行抑制，从而改善转矩脉动。然而，传统的重复控制算法复杂，且需占用大量的存储空间。有专家学者又相继提出了一些改进的重复控制算法，在特定频率上采用了傅里叶分析和信号重构的方法，能大大简化算法，同时避免了使用多余的存储空间。但是这些方法在系统稳定性方面不够，且没有考虑电机高速运行情况下开关频率对重复控制的影响，当电机运行速度提高时，其谐波抑制效果有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置，能非常稳定、有效地抑制高次谐波电流。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法，包括：步骤S1，获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；步骤S2，输入所述d轴电流偏差和/或所述q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获取本次傅里叶分析输出结果；步骤S3，将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；步骤S4，对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；步骤S5，对所述步骤S3获得的叠加后的输出结果与所述步骤S4获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；步骤S6，将经所述步骤S5信号重构后的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。其中，所述步骤S1具体包括：步骤S11，对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；步骤S12，将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；步骤S13，将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；步骤S14，将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。其中，所述步骤S4中补偿后的电角度通过基波电流的电角度与待抑制谐波次数相乘后，再与补偿角度求和而得。其中，所述步骤S3获得的叠加后的输出结果包括余弦分量叠加值和正弦分量叠加值，所述步骤S5具体为：将所述余弦分量叠加值与所述补偿后电角度的余弦值相乘，将所述正弦分量叠加值与所述补偿后电角度的正弦值相乘，再对两个乘积求和。其中，所述步骤S6具体包括：将经所述步骤S5信号重构后的输出信号与比例系数相乘，然后判断相乘后的乘积与设定的上限值或下限值的大小，如果所述乘积大于所述上限值，则输出所述上限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积小于所述下限值，则输出所述下限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积大于等于所述下限值，同时小于等于所述上限值，则输出所述乘积与所述比例/积分控制器的输出信号合成。本专利技术还提供一种永磁同步电机谐波电流抑制装置，包括：获取模块，用于获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；傅里叶分析模块，用于输入所述获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。其中，所述获取模块进一步包括：电流分配模块，用于对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；Clark变换模块，用于将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；Park变换模块，用于将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；计算模块，用于将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。本专利技术还提供一种重复控制器，包括：傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。本专利技术还提供一种整体电流控制器，包括：至少一个谐波电流抑制器以及比例/积分控制器，所述谐波电流抑制器包括至少一个重复控制器，所述重复控制器包括：傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。其中，所述整体电流控制器包括两个谐波电流抑制器，第一谐波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机谐波电流抑制方法，包括：步骤S1，获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；步骤S2，输入所述d轴电流偏差和/或所述q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获取本次傅里叶分析输出结果；步骤S3，将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；步骤S4，对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；步骤S5，对所述步骤S3获得的叠加后的输出结果与所述步骤S4获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；步骤S6，将经所述步骤S5信号重构后的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机谐波电流抑制方法，包括：步骤S1，获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；步骤S2，输入所述d轴电流偏差和/或所述q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获取本次傅里叶分析输出结果；步骤S3，将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；步骤S4，对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；步骤S5，对所述步骤S3获得的叠加后的输出结果与所述步骤S4获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；步骤S6，将经所述步骤S5信号重构后的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11，对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；步骤S12，将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；步骤S13，将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；步骤S14，将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中补偿后的电角度通过基波电流的电角度与待抑制谐波次数相乘后，再与补偿角度求和而得。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3获得的叠加后的输出结果包括余弦分量叠加值和正弦分量叠加值，所述步骤S5具体为：将所述余弦分量叠加值与所述补偿后电角度的余弦值相乘，将所述正弦分量叠加值与所述补偿后电角度的正弦值相乘，再对两个乘积求和。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：将经所述步骤S5信号重构后的输出信号与比例系数相乘，然后判断相乘后的乘积与设定的上限值或下限值的大小，如果所述乘积大于所述上限值，则输出所述上限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积小于所述下限值，则输出所述下限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积大于等于所述下限值，同时小于等于所述上限值，则输出所述乘积与所述比例/积分控制器的输出信号合成。6.一种永磁同步电机谐波电流抑制装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；傅里叶分析模块，用于输入所述获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄慈梅，刘伟，李乐荣，夏铸亮，廖展图，赵小坤，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44