The invention relates to a motor current harmonic suppression device and a method based on an improved repetitive controller. First, the stator harmonic current existing in the motor body coordinate system is converted to the synchronous coordinate system of the DQ motor by coordinate transformation, and then the improved repetitive controller is embedded in the current loop, and the repetitive controller is used in the synchronous coordinate system of the DQ motor. The high gain at a specific frequency point suppresses the harmonic currents of the stator in the current loop, thus suppressing the harmonic currents of the stator in the motor body coordinate system. The invention can be applied to a series of 6K + 1 (k = 1,2,...) in the stator current. (2) Subharmonic components are effectively suppressed, and the embedding of the improved repetitive controller does not require any changes to the original system parameters, which improves the flexibility of the overall control algorithm.
【技术实现步骤摘要】
一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置及方法
本专利技术属于电机控制领域，具体涉及一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置及方法。
技术介绍
永磁同步电机具有结构紧凑、气隙磁通高、运行效率高等优点，广泛应用于电动汽车驱动系统、分子泵、离心压缩机、风力发电系统等。由于齿槽效应、绕组分布形式、转子磁极结构等造成的电机气隙磁场畸变以及开关器件的死区时间、管压降等造成的逆变器非线性等原因，使得永磁电机定子电流中含有大量的高次谐波分量，电流波形发生严重畸变。谐波的存在会导致电机的损耗增加，尤其是定子铁耗，使电机发热，同时还会影响电机输出转速、转矩的平滑度。因此，如何有效地抑制谐波电流，减小电机损耗，提高电机运行的平稳性成为目前研究的热点问题。采用的电流谐波抑制方法主要有两种：一种从电机本体角度出发，对电机的结构进行优化设计，改善永磁体磁场的分布，主要方法有斜槽斜极法、定转子磁路设计法等，但这些方法增加了电机设计的复杂性，并且无法彻底消除谐波电流；另一种从控制角度出发，对电流进行优化控制，进而抑制谐波改善电机定子电流波形。电流谐波的抑制方法主要包括坐标系旋转法、...
【技术保护点】
1.一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置，其特征在于：包括谐波电流坐标转换模块(1)，谐波电流抑制模块(2)；所述谐波电流坐标转换模块(1)用于将存在于电机本体坐标系下的谐波电流转换到dq电机同步坐标系；所述谐波电流抑制模块(2)采用改进型重复控制器，将其嵌入电流环中，利用重复控制器在特定频率点处的高增益对电流谐波进行抑制，从而提高相电流的正弦度，进而减小电机损耗并提高电机性能。
【技术特征摘要】
1.一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置，其特征在于：包括谐波电流坐标转换模块(1)，谐波电流抑制模块(2)；所述谐波电流坐标转换模块(1)用于将存在于电机本体坐标系下的谐波电流转换到dq电机同步坐标系；所述谐波电流抑制模块(2)采用改进型重复控制器，将其嵌入电流环中，利用重复控制器在特定频率点处的高增益对电流谐波进行抑制，从而提高相电流的正弦度，进而减小电机损耗并提高电机性能。2.根据权利要求1所述的基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置，其特征在于：所述的谐波电流坐标转换模块(1)中dq轴谐波电流的计算过程为：当电机实际运行过程中，定子三相电流中会含有5、7、11、13等一系列6k±1(k＝1,2,…)次谐波分量，如下所示：其中ia、ib、ic分别为A相、B相、C相相电流；i1、i5、i7、i11、i13分别为基波、5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波电流幅值；θ1、θ2、θ3、θ4、θ5分别为基波、5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波电流初始相位角；经过Clack变换和Park变换，将定子电流谐波转换到dq同步坐标系中，其中，Clack变换采用幅值不变的约束条件，如下所示：Park变换为：最终得到定子电流谐波变换到dq同步坐标系下为：由上式可知，在dq同步坐标系下，电机本体坐标系中的5、7、11、13等6k±1(k＝1,2,…)次谐波电流分量变换成6、12等6k(k＝1,2,…)次电流分量。3.根据权利要求1所述的基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置，其特征在于：所述的谐波电流抑制模块包括延时模块(3)、FIR滑动平均滤波器(4)、补偿模块(5)；延时模块(3)是实现周期性干扰抑制的关键模块，延时时间T由转子电角速度ωr决定，并且，电流谐波频率为转子电角速度的6k倍，故此时延时时间为基本周期的六分之一，从而得：FIR滑动平均滤波器(4)保证系统在重复控制频率点处增益有限但是足够大，从而保证在有效抑制谐波分量的同时还保证控制系统的稳定性，离散时间域中，FIR滑动平均滤波器表示为：其中，N为滤波器的采样数，x(n)、y(n)分别为滤波器的输入和输出；在s域里，传递函数为：其中，Ts为采样周期；补偿模块(5)保持系统的稳定性，取超前校正环节，用来补偿因嵌入重复控制器所造成的相位滞后，补偿模块的传递函数为：其中a决定补偿模块所带来相位超前的大小，a取小于1的常数，当a增大时，相位补偿会减小，稳定性会下降，反之同理；ωf为干扰频率，k为重复控制增益，用来调节重复控制的补偿强度；当k减小时，系统的响应速度降低，稳态误差上升，但是系统的稳定性会得到加强，反之同理；通常k设定为小于或等于1的常数，并且还可以灵活地将k设置为零，从而将改进型重复控制器旁路而不影响整个控制系统；改进后的重复控制器的传递函数为：4.一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋欣达，吴永燎，韩邦成，郑世强，李红，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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