一种电机谐波电流的抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种电机谐波电流的抑制方法，属于电机控制领域。该方法包括获取在考虑6n‑1次谐波电流和6n+1次谐波电流时的电机的三相电流；对三相电流进行Park变换得到同步旋转轴下的电流；在一个6n次转子位置周期内，对在同步旋转轴下的电流分别取m个等间隔采样点，进行滑动平均滤波得到直流分量；根据直流分量获取补偿电压；对补偿电压IPark变换得到在abc坐标轴下补偿电压；将在abc坐标轴下补偿电压之和作为控制电压，根据控制电压控制电机的6n‑1次谐波电流和6n+1次谐波电流；解决了现有的电机控制方法无法完全消除高次谐波电流的问题，达到了消除电机的高次谐波电流，提升电机的运行性能的效果。

A method of restraining harmonic current of motor

【技术实现步骤摘要】
一种电机谐波电流的抑制方法
本专利技术实施例涉及电机控制领域，特别涉及一种电机谐波电流的抑制方法。
技术介绍
电力电子技术、微电子技术、数字控制技术以及现代控制理论的发展在很大程度上提升了交流电机的力矩、调速、伺服性能，并使交流电机被广泛应用于工农业生产、航空航天、国防和日常生活等各个领域中。由于空间谐波和时间谐波的存在，实际电机运行时电流中存在高次电流谐波，电流波形发生畸变，导致电机电磁转矩脉动，降低电机出力的平滑程度，影响电机伺服性能。通常情况下，从两个层面，即电机设计层面和电机控制层面，来抑制电机谐波。从电机设计的层面，一般通过优化电机槽极配合、改变磁极形状、斜槽等方式来抑制谐波，但是这些方法往往耗时较长、成本较高，而且由于制造工艺限制等非理想因素，所生产的电机运行时仍然会存在一定谐波。相比之下，对于一台已经制造完成的电机，从电机控制层面抑制谐波的成本较低，具有有效性和实用性。矢量控制技术是交流电机的控制技术之一，传统的矢量控制中，通过电流传感器采集电机三相或两相电流，编码器采集电机转子位置，通过坐标变换将所采集的三相电流交换至同步旋转轴系下，并利用PI(proportional-integral，比例积分)控制器实现对电流的控制，从而达到控制转矩的目的。然而，PI控制器可以对直流指令进行无静差跟踪，但对交流指令的跟踪存在幅值衰减和相位延迟，由于三相电流总的基波分量和高次谐波分量在同步旋转轴系下分别为直流分量和交流分量，因此，基波轴系下的PI控制器只能实现对基波电流的无静差控制，并不能完全抑制谐波电流。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种电机谐波电流的抑制方法。该技术方案如下：第一方面，提供了一种电机谐波电流的抑制方法，该方法包括：获取在考虑6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流时的电机的三相电流；对电机的三相电流进行Park变换，得到在6n-1次和6n+1次谐波同步旋转轴下的电流；在一个6n次转子位置周期内，对在6n-1次谐波同步旋转轴下和在6n+1次谐波同步旋转轴下的电流分别取m个等间隔采样点，并分别对获取到的m个等间隔采样点进行滑动平均滤波，得到6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量；根据6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量，获取在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压；对在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压分别进行IPark变换，得到在abc坐标轴下的6n-1次补偿电压和6n+1次补偿电压；将在abc坐标轴下的6n-1次补偿电压和6n+1次补偿电压之和作为控制电压，根据控制电压控制电机的6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流；其中，n为大于等于1的整数。可选的，分别对获取到的m个等间隔采样点进行滑动平均滤波，得到6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量，包括：根据在6n-1次谐波同步旋转轴下的m个等间隔采样点，按如下公式获取6n-1次谐波电流的直流分量：根据在6n+1次谐波同步旋转轴下的m个等间隔采样点，按如下公式获取6n+1次谐波电流的直流分量：其中，Id(6n-1)和Iq(6n-1)表示6n-1次谐波电流的直流分量，Id(6n+1)和Iq(6n+1)表示6n+1次谐波电流的直流分量，id(6n-1)(x)和iq(6n-1)(x)表示在6n-1次谐波同步旋转轴下的第x个采样点的电流，id(6n+1)(x)和iq(6n+1)(x)表示在6n+1次谐波同步旋转轴下的第x个采样点的电流。可选的，根据6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量，获取在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压，包括：根据定子电阻、电角速度、d轴电感、q轴电感以及6n-1次谐波电流的直流分量，按如下公式获取在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压：根据定子电阻、电角速度、d轴电感、q轴电感以及6n+1次谐波电流的直流分量，按如下公式获取在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压：其中，Ud(6n-1)和Uq(6n-1)表示在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压；Id(6n-1)和Iq(6n-1)表示6n-1次谐波电流的直流分量；Ud(6n+1)和Uq(6n+1)表示在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压；Id(6n+1)和Iq(6n+1)表示6n+1次谐波电流的直流分量；Rs表示定子电阻，ω表示电角速度，Ld表示d轴电感，Lq表示q轴电感，Kc表示带宽。可选的，根据控制电压控制电机的6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流，包括：将控制电压叠加至矢量控制系统的三相输出电压；利用逆变器将叠加后的三相输出电压转换为实际电压施加在电机端，控制电机的6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：该电机谐波电流的抑制方法不需要增加任何传感器，在传统的矢量控制基础上，获取电机的三相电流，对三相电流进行Park变换得到在谐波同步旋转轴下的电流，并从在谐波同步旋转轴下的电流中提取出直流分量，利用谐波电流环获取用于消除相电流中相应的谐波分量的补偿电压，将补偿电压进行IPark变换，得到在abc轴下的补偿电压，利用逆变器将补偿电压转换为实际电压施加在电机端，解决了现有的电机控制方法无法完全消除高次谐波电流的问题，达到了降低电机动态、稳态过程中的转矩脉动，消除电机的高次谐波电流，提升电机的运行性能的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据一示例性实施例示出的一种电机谐波电流的抑制方法的流程图；图2是根据一示例性实施例示出的同步旋转轴系与谐波同步旋转轴系惯例；图3是根据一示例性实施例示出的5次谐波电流的直流分量和7次谐波电流的直流分量的提取原理框图；图4是根据一示例性实施例示出的5次谐波电流的控制器框图；图5是根据一示例性实施例示出的7次谐波电流的控制器框图；图6是根据一示例性实施例示出的5次谐波电压和7次补偿电压的反变换原理框图；图7是根据一示例性实施例示出的电机的谐波电流抑制方法的系统整体控制框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。在对电机的谐波电流进行抑制之前，先对谐波电流的产生原理进行分析，谐波电流的产生可以从逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机谐波电流的抑制方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取在考虑6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流时的电机的三相电流；/n对所述电机的三相电流进行Park变换，得到在6n-1次和6n+1次谐波同步旋转轴下的电流；/n在一个6n次转子位置周期内，对在6n-1次谐波同步旋转轴下和在6n+1次谐波同步旋转轴下的电流分别取m个等间隔采样点，并分别对获取到的m个等间隔采样点进行滑动平均滤波，得到6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量；/n根据所述6n-1次谐波电流的直流分量和所述6n+1次谐波电流的直流分量，获取在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压；/n对所述在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和所述在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压分别进行IPark变换，得到在abc坐标轴下的6n-1次补偿电压和6n+1次补偿电压；/n将所述在abc坐标轴下的6n-1次补偿电压和6n+1次补偿电压之和作为控制电压，根据控制电压控制电机的6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流；/n其中，n为大于等于1的整数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电机谐波电流的抑制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取在考虑6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流时的电机的三相电流；
对所述电机的三相电流进行Park变换，得到在6n-1次和6n+1次谐波同步旋转轴下的电流；
在一个6n次转子位置周期内，对在6n-1次谐波同步旋转轴下和在6n+1次谐波同步旋转轴下的电流分别取m个等间隔采样点，并分别对获取到的m个等间隔采样点进行滑动平均滤波，得到6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量；
根据所述6n-1次谐波电流的直流分量和所述6n+1次谐波电流的直流分量，获取在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压；
对所述在6n-1次谐波同步旋转轴下的6n-1次补偿电压和所述在6n+1次谐波同步旋转轴下的6n+1次补偿电压分别进行IPark变换，得到在abc坐标轴下的6n-1次补偿电压和6n+1次补偿电压；
将所述在abc坐标轴下的6n-1次补偿电压和6n+1次补偿电压之和作为控制电压，根据控制电压控制电机的6n-1次谐波电流和6n+1次谐波电流；
其中，n为大于等于1的整数。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对获取到的m个等间隔采样点进行滑动平均滤波，得到6n-1次谐波电流的直流分量和6n+1次谐波电流的直流分量，包括：
根据在6n-1次谐波同步旋转轴下的m个等间隔采样点，按如下公式获取6n-1次谐波电流的直流分量：






根据在6n+1次谐波同步旋转轴下的m个等间隔采样点，按如下公式获取6n+1次谐波电流的直流分量：






其中，Id(6n-1)和Iq(6n-1)表示6n-1次谐波电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建国，许良栋，
申请(专利权)人：无锡凌博电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32