电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，包括：将采集的三相电流信息求取静止坐标系下电流分量，利用坐标变换求取其于两倍电角速度及负两倍电角速度旋转坐标系下电流分量值id

【技术实现步骤摘要】
电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法及系统
本专利技术涉及驱动电机的控制
，具体地涉及一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法及系统。
技术介绍
随着现代工业对电机控制性能的要求越来越高，磁场定向控制被广泛应用于交流电机高性能控制场合。磁场定向控制通过转子磁场的方向来实现的，使得在同步旋转坐标系下能够将定子电流分解为励磁分量和转矩分量，再经过比例积分调节器获取目标电压参考值，最后利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术来获得功率驱动模块的控制信号，从而实现交流电机的高性能控制。新能源汽车电驱动系统通过矢量控制利用SVPWM调制算法实现对汽车动力系统的转矩控制，在电机正常运行过程电机三相保持平衡，使得转矩平稳输出。但是，现有的新能源汽车电驱动系统主要有以下缺点：(1)由于制造工艺一致性差异易导致电机三相绕组出现不平衡；(2)在旋转变压器或元器件出现故障易造成三相电流不平衡；(3)电机在运行过程中若出现故障造成三相电流不平衡；电机在控制过程中出现三相不平衡的现象，会造成电机转矩波动，极限状态下输出功率下降。申请号为201110145038.4的专利《一种注入谐波电压抑制永磁同步电机谐波电流的控制方法》，所提出的方法主要用来改善电流中5次和7次电流谐波分量，但是对于凸极式永磁同步电机而言，5次、7次谐波电压之间存在耦合性，在现有技术中并没有考虑这一点，所以在凸极式电机中容易导致谐波电压注入不准确。此外，该方法计算量大结构复杂。申请号为201811554968.3的专利公开了一种三相交流电机电流谐波抑制方法，将电机三相电流通过低通滤波器提取出谐波分量总和，然后经过谐波分量调节器获取所需注入的谐波电压分量值，再将谐波电压分量值叠加到d、q轴电流闭环控制器的输出电压控制信号中得到目标参考电压。通过空间矢量脉宽调制技术获取功率驱动模块的控制信号。实现对dq轴电流直流分量和电流全阶次谐波分量控制，减少各个阶次电流谐波含量。电机电流一系列的谐波分量所占的比重是不一样的，对各次谐波电流分量进行抑制是没有必要的，这会增加计算量。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提供了一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，基于指定阶次旋转坐标系下进行坐标变换，提取指定阶次谐波电流，选择指定阶次谐波电流进行闭环控制及耦合电压计算，通过所指定阶次的反坐标变换求取补偿电压，对矢量控制电压进行补偿。本专利技术的技术方案是：一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，包括以下步骤：S01：将采集的三相电流信息进行静止坐标系CLARKE变换，求取静止坐标系下电流分量，利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r，所述旋转坐标系为两倍电角速度2we及负两倍电角速度-2we旋转坐标系；S02：对电流分量值id2r，iq2r经过闭环控制器进行闭环调节，计算得到调节电压Ud2r_PI、Uq2r_PI；S03：计算得到2we坐标系下耦合电压Ud2r_fc、Uq2r_fc；S04：将闭环调节的调节电压与计算得到的耦合电压进行求和，得到控制补偿电压Ud2r、Uq2r，分别对Ud2r、Uq2r进行基于2we旋转坐标系反坐标变换，求取d-q坐标轴下补偿电压Udcom、Uqcom，注入到电机控制系统中，对矢量控制电压进行补偿。优选的技术方案中，所述步骤S01中利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r，包括步骤：S11：求取id、iq，利用坐标变换公式进行坐标变换，所述坐标变换公式为：式中θ为电机电角度位置；S12：利用二阶低通滤波求取旋转坐标系下谐波电流直流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r。优选的技术方案中，所述步骤S03中通过以下耦合电压计算公式计算得到2we坐标系下耦合电压Ud2r_fc、Uq2r_fc，所述耦合电压计算公式为：其中，w为电机电角速度，R为电机定子电阻，Ld、Lq分别及d-q轴电感感值。本专利技术还公开了一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制系统，包括：指定旋转坐标系下电流分量值计算模块，将采集的三相电流信息进行静止坐标系CLARKE变换，求取静止坐标系下电流分量，利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r，所述旋转坐标系为两倍电角速度2we及负两倍电角速度-2we旋转坐标系；闭环控制模块，对电流分量值id2r，iq2r经过闭环控制器进行闭环调节，计算得到调节电压Ud2r_PI、Uq2r_PI；耦合电压计算模块，计算得到2we坐标系下耦合电压Ud2r_fc、Uq2r_fc；补偿电压计算模块，将闭环调节的调节电压与计算得到的耦合电压进行求和，得到控制补偿电压Ud2r、Uq2r，分别对Ud2r、Uq2r进行基于2we旋转坐标系反坐标变换，求取d-q坐标轴下补偿电压Udcom、Uqcom，注入到电机控制系统中，对矢量控制电压进行补偿。优选的技术方案中，所述指定旋转坐标系下电流分量值计算模块中利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r，包括步骤：S11：求取id、iq，利用坐标变换公式进行坐标变换，所述坐标变换公式为：式中θ为电机电角度位置；S12：利用二阶低通滤波求取旋转坐标系下谐波电流直流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r。优选的技术方案中，所述耦合电压计算模块中通过以下耦合电压计算公式计算得到2we坐标系下耦合电压Ud2r_fc、Uq2r_fc，所述耦合电压计算公式为：其中，w为电机电角速度，R为电机定子电阻，Ld、Lq分别及d-q轴电感感值。与现有技术相比，本专利技术的优点是：1、本专利技术基于指定阶次旋转坐标系下进行坐标变换，提取指定阶次谐波电流，选择指定阶次谐波电流进行闭环控制及耦合电压计算，通过所指定阶次的反坐标变换求取补偿电压，对矢量控制电压进行补偿。2、本专利技术所使用旋转坐标系为两倍电角速度2we及负两倍电角速度-2we旋转坐标系，并使用二阶滤波器滤除交流分量，以此提取电机三相不平衡电流分量id2r，iq2r以及id-2r，iq-2r，仅对对三相不平衡影响较大的正向2we坐标变换下id2r，iq2r进行抑制补偿处理，并以0为调节目标进行PI闭环调节，计算调节电压。3、本专利技术能够有效减小了三相不平衡引起的转矩波动，提高电机运行效率及极限功率；可实现实时控制，无需对电机是否出现三相不平衡状态及对应工况进行判定，通用性较强。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为电机驱动系统原理框图；图2为本专利技术控制器控制流程图；图3为本专利技术电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法流程图；图4为本专利技术电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS01：将采集的三相电流信息进行静止坐标系CLARKE变换，求取静止坐标系下电流分量，利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id

【技术特征摘要】
1.一种电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：将采集的三相电流信息进行静止坐标系CLARKE变换，求取静止坐标系下电流分量，利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r，所述旋转坐标系为两倍电角速度2we及负两倍电角速度-2we旋转坐标系；
S02：对电流分量值id2r，iq2r经过闭环控制器进行闭环调节，计算得到调节电压Ud2r_PI、Uq2r_PI；
S03：计算得到2we坐标系下耦合电压Ud2r_fc、Uq2r_fc；
S04：将闭环调节的调节电压与计算得到的耦合电压进行求和，得到控制补偿电压Ud2r、Uq2r，分别对Ud2r、Uq2r进行基于2we旋转坐标系反坐标变换，求取d-q坐标轴下补偿电压Udcom、Uqcom，注入到电机控制系统中，对矢量控制电压进行补偿。


2.根据权利要求1所述的电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，其特征在于，所述步骤S01中利用坐标变换求取其于旋转坐标系下电流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r，包括步骤：
S11：求取id、iq，利用坐标变换公式进行坐标变换，所述坐标变换公式为：






式中θ为电机电角度位置；
S12：利用二阶低通滤波求取旋转坐标系下谐波电流直流分量值id2r、iq2r及id-2r、iq-2r。


3.根据权利要求1所述的电机三相电流不平衡的谐波电流控制方法，其特征在于，所述步骤S03中通过以下耦合电压计算公式计算得到2we坐标系下耦合电压Ud2r_fc、Uq2r_fc，所述耦合电压计算公式为：



其中，w为电机电角速度，R为电机定子电阻，Ld、Lq分别及d-q轴电感感值。


4.一种电机三相电流不平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蕾，徐鑫炎，王强龙，
申请(专利权)人：合肥巨一动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34