无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法技术方案

本发明专利技术提出了无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法，属于电机控制技术领域。具体包括以下步骤：步骤一：提取出网侧电流中的谐波成分；步骤二：将所述谐波成分的参考值设置为零，并将所述谐波成分与网侧电流中的谐波成分做差值，将此差值输入为比例积分控制器后，与直流母线电压信号做乘积，得到代表网侧电流谐波成分的功率信号；步骤三：将步骤二获得的功率信号输入到电压指令信号生成模块，得到抑制网侧电流谐波的电机直轴和交轴的电压指令，与电机直轴和交轴的电机电压信号相加输入到反Park模块中。本发明专利技术所述方法有效提高了驱动系统的网侧电流品质。

【技术实现步骤摘要】
无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法
本专利技术涉及无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法，属于电机控制

技术介绍
随着居民生活水平的改善和全球变暖导致的极端气候天气现象增多，家用空调已得到了全国范围的普及。随着空调企业规模的发展和技术水平的提高，空调行业的竞争日益加剧。因此，研究低成本、高可靠性的永磁压缩机驱动系统对于提升空调产品竞争力具有重要意义。传统家用空调驱动系统主要由二极管整流器、功率因数校正(PFC)电路、母线电解电容和逆变器组成，其中，PFC电路的作用是提高网侧功率因数、抑制网侧电流谐波，使得网侧电能质量满足IEC-61000-3-2标准。母线电解电容容值一般选择几百到几千微法，其主要作用是储存网侧输入能量，稳定母线电压，为逆变器侧提供能量。在实际应用过程中，由于电解电容寿命容易受到环境温度的影响，电解电容故障是驱动系统故障的主要因素，如何避免电解电容故障以提高驱动系统运行寿命，是目前空调压缩机驱动系统的一个热点问题。采用小容量薄膜电容代替大容量电解电容的永磁压缩机无电解电容驱动系统可以有效避免因母线电解电容失效导致的驱动器故障，由于母线电容容值降低，难以维持恒定的母线电压。同时，母线电容容值已难以满足PFC电路工作条件，因此可以进一步省略PFC电路以降低系统成本，通过电机控制策略来抑制网侧电流谐波，使得无电解电容永磁压缩机驱动系统网侧电能品质满足IEC-61000-3-2标准。目前提高网侧电能质量主要有硬件方法和软件方法两种解决方案。硬件方法主要是通过在驱动器内部增加额外的硬件电路，通过功率器件来改变网侧输入电流形态，达到抑制网侧电流谐波的目标。但这种控制方法增加了系统成本和体积，无法满足压缩机驱动系统的低成本要求。另一方面，通过在驱动器软件程序中施加逆变器功率控制算法可以提高网侧功率因数，然后，这种控制方式需要在驱动系统转速控制器和电流控制器中串联功率控制器，极大地增加了算法的复杂度，且难以实现对于逆变器功率的完全控制。因此，研究在无电解电容永磁压缩机驱动系统中简单实用的网侧电流谐波抑制方法具有重要的理论和实际意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中网侧电流品质低的技术问题，提出了一种无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法，主要应用在无电解电容永磁压缩机驱动系统中，采用小容量薄膜电容作为驱动系统的母线电容后，由于省略PFC电路，有效提高网侧电流品质。所述无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法错采取的技术方案如下：无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法，所述网侧电流谐波方法用于抑制驱动系统网侧电流中的谐波成分，具体包括以下步骤：步骤一：提取出网侧电流中的谐波成分，所述谐波成分将网侧电流通过二阶广义积分器(SOGI)后的电流值；步骤二：将所述谐波成分的参考值设置为零，并将所述谐波成分与步骤一提取的网侧电流中的谐波成分做差值，将此差值输入为比例积分(PI)控制器后，与直流母线电压信号做乘积，得到代表网侧电流谐波成分的功率信号；步骤三：将步骤二获得的功率信号输入到电压指令信号生成模块，得到抑制网侧电流谐波的电机直轴和交轴的电压指令，与电机直轴和交轴的电机电压信号相加输入到反Park模块中。进一步地，步骤一所述提取出网侧电流中的谐波成分的具体过程为：第一步：采用电流传感器对网侧电流进行采样，将其输入到SOGI中，所述SOGI的传递函数表达式G(s)为：ω为角频率，|G(jω)|为G(s)的幅频特性，∠G(jω)为G(s)的相频特性，k为SOGI增益，ωres为SOGI谐振频率；第二步：设置SOGI参数，将SOGI的谐振频率设置为与驱动系统网侧电感电容谐振频率的相同频率，此时SOGI的输出信号即为提取出的网侧电流谐波信号ih，其可以表示为：ig为驱动系统网侧电流。进一步地，步骤二所述得到代表网侧电流谐波成分的功率信号的具体过程为：第一步：设置网侧电流谐波信号参考值为零，将其与网侧电流谐波信号做差，将此差值信号输入到PI控制器中；第二步：通过电压传感器得到系统直流母线电压信号，与PI控制器输出信号做乘积，得到代表网侧电流谐波成分的谐波功率信号ΔP，具体表示为：KP和Ki为PI控制的比例增益和积分增益，udc为驱动系统母线电压；进一步地、所述步骤三具体过程为：第一步：将得到的谐波波功率信号输入到电压指令生成模块中，生成抑制网侧电流谐波的直轴和交轴电压指令Δud和Δuq，表示为：id和iq为电机直轴和交轴电流；第二步：将生成的直轴和交轴电压指令与电机电流控制器生成的直轴和交轴电压信号相加，将相加后的电压信号作为电机反Park变换模块的输入；由此实现了对驱动系统网侧电流谐波成分的抑制。本专利技术有益效果：本专利技术是针对无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电能质量问题，提出了相应的网侧电流谐波抑制方法，本专利技术通过向d、q轴电机电压信号中网侧电流谐波电压指令信号，来抑制网侧电流谐波，极大程度上提高了网侧电流品质。附图说明图1为本专利技术的无电解电容永磁压缩机驱动系统的整体框图；图1中的ia为三相静止坐标系下的a相电流，ib为三相静止坐标系下的b相电流；iα为两相静止坐标系下的α轴电流，iβ为两相静止坐标系下的β轴电流；为直轴电流给定值，id为直流电流反馈值；为交轴电流给定值，iq为交轴电流反馈值；是永磁同步电机的转速参考值，ωe是永磁同步电机的转速反馈值；Ld为直轴电感，Lq为交轴电感；ψf为永磁体磁链；ud为两相旋转坐标系下的直轴电压，uq为两相旋转坐标系下的交轴电压；uα和uβ为ud和uq通过坐标变换得到的两相静止坐标系下的电压值；ug为电网电压，Lg为网侧电感，Rg为网侧等效电阻；D1、D2、D3和D4二极管整流器；Cdc为母线电容；Sabc为逆变器开关器件的开关状态；θe为两相旋转坐标系与两相静止坐标系之间进行坐标变换所需要的角度，它是由观测器观测得到；图2为本专利技术方法中无电解电容永磁压缩机驱动系统网侧电流谐波抑制方法框图，此框图是在传统的电机驱动系统上加上二阶广义积分器(SOGI)、PI控制器和电压指令生成模块三个部分。ih为提取的网侧电流谐波成分；ΔP为代表网侧电流谐波成分的功率信号；Δud和Δuq电压指令生成模块生成的电压指令信号；udc为直流母线电压，ig为电网输入电流；和为未施加网侧电流谐波抑制的电机电压信号；和为施加网侧电流谐波抑制方法后的实际电机电压信号；图3为本专利技术方法中的SOGI模块的具体实现框图；k为SOGI的增益；ωres为SOGI的谐振频率，与网侧电感电容的谐振频率数值相同；图4为本专利技术方法中的电压指令生成模块的具体实现框图；idq为电机电流矢量；为未施加网侧电流谐波抑制方法的电机电压矢量；为施加网侧电流谐波抑制方法后的实际电机电压矢量；图5为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法，其特征在于，所述网侧电流谐波方法用于抑制驱动系统网侧电流中的谐波成分，具体包括以下步骤：/n步骤一：提取出网侧电流中的谐波成分，所述谐波成分将网侧电流通过二阶广义积分器后的电流值；/n步骤二：将所述谐波成分的参考值设置为零，并将所述谐波成分与步骤一提取的网侧电流中的谐波成分做差值，将此差值输入为比例积分控制器后，与直流母线电压信号做乘积，得到代表网侧电流谐波成分的功率信号；/n步骤三：将步骤二获得的功率信号输入到电压指令信号生成模块，得到抑制网侧电流谐波的电机直轴和交轴的电压指令，与电机直轴和交轴的电机电压信号相加输入到反Park模块中。/n

【技术特征摘要】
1.无电解电容永磁压缩机驱动系统的网侧电流谐波抑制方法，其特征在于，所述网侧电流谐波方法用于抑制驱动系统网侧电流中的谐波成分，具体包括以下步骤：
步骤一：提取出网侧电流中的谐波成分，所述谐波成分将网侧电流通过二阶广义积分器后的电流值；
步骤二：将所述谐波成分的参考值设置为零，并将所述谐波成分与步骤一提取的网侧电流中的谐波成分做差值，将此差值输入为比例积分控制器后，与直流母线电压信号做乘积，得到代表网侧电流谐波成分的功率信号；
步骤三：将步骤二获得的功率信号输入到电压指令信号生成模块，得到抑制网侧电流谐波的电机直轴和交轴的电压指令，与电机直轴和交轴的电机电压信号相加输入到反Park模块中。


2.根据权利要求1所述的网侧电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤一所述提取出网侧电流中的谐波成分的具体过程为：
第一步：采用电流传感器对网侧电流进行采样，将其输入到SOGI中，所述SOGI的传递函数表达式G(s)为：









ω为角频率，|G(jω)|为G(s)的幅频特性，∠G(jω)为G(s)的相频特性，k为SOGI增益，ωres为SOGI谐振频率；
第二步：设置SOGI参数，将SOGI的谐振频率设置为与驱动系统网侧电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵楠楠，王高林，白音，李斌兴，陈非凡，刘少博，张国强，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23