一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统技术方案

本发明专利技术公开一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，包括：切换控制模块、直流母线电压调节模块、补偿电压调节模块、动力源模块、电机调速模块、dq轴电流获取模块、SVPWM控制器、三相逆变器和永磁同步电机；其中，切换控制模块用于根据氢燃料电池汽车当前的运行模式和电流谐波畸变率，生成第一类切换信号或第二类切换信号；直流母线电压调节模块用于根据第一类切换信号或第二类切换信号对系统运行工况数据进行解析，得到PWM修正信号并反馈至动力源模块；补偿电压调节模块用于根据第二类切换信号对电流传感器传输的三相电流进行解析，得到dq轴补偿电压并反馈至电机调速模块。本发明专利技术可实现在不同车辆运行模式下的电流谐波抑制。谐波抑制。谐波抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体是涉及一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统。

技术介绍

[0002]PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor，永磁同步电机)具有功率密度高、体积小、运行速度范围广等优点，为大部分氢燃料电池汽车所选用。由于PMSM存在齿槽效应和转子磁极结构引起的气隙磁场畸变，同时逆变器存在死区时间、管压降等非线性特性以及SVPWM调制比，使得PMSM在运行时产生具有一定谐波分量的电流谐波，其中以5、7次谐波含量最高、影响最大。电流谐波会引起额外的损耗并产生转矩波动，使得PMSM产生振动和噪声，降低汽车的运行性能，甚至会使汽车转动不稳。
[0003]目前对PMSM电流谐波抑制的研究主要集中在永磁同步电机设计方法和控制算法两方面，并且对永磁同步电机的控制策略主要聚焦于如何让永磁同步电机获得更好的调速性能以及更加稳定的转矩输出。但是由于道路环境的影响，氢燃料电池汽车在运行过程中可能需要频繁地执行加速、减速、怠速等不同运行模式之间的切换，使得PMSM产生的电流谐波相应地不断变化，但是针对氢燃料电池汽车处于不同运行模式下的PMSM电流谐波抑制理论鲜有研究，即现有PMSM电流谐波抑制的相关研究工作并不能有效地解决氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波抑制问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]第一方面，提供一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，包括切换控制模块、直流母线电压调节模块、补偿电压调节模块、动力源模块、电机调速模块、dq轴电流获取模块、SVPWM控制器、三相逆变器和永磁同步电机，在所述永磁同步电机上设置电流传感器、转角传感器和转速传感器；
[0006]所述电机调速模块用于生成αβ轴电压；
[0007]所述SVPWM控制器用于根据αβ轴电压生成空间矢量控制信号；
[0008]所述三相逆变器用于根据空间矢量控制信号和所述动力源模块提供的直流母线电压，生成三相电流以驱动所述永磁同步电机运行；
[0009]所述dq轴电流获取模块用于根据所述电流传感器传输的三相电流生成dq轴电流并反馈至所述电机调速模块；
[0010]所述切换控制模块用于根据氢燃料电池汽车当前的运行模式和电流谐波畸变率，生成第一类切换信号或者第二类切换信号；
[0011]所述直流母线电压调节模块用于根据第一类切换信号或者第二类切换信号对系统运行工况数据进行解析，得到PWM修正信号并反馈至所述动力源模块；
[0012]所述补偿电压调节模块用于根据第二类切换信号对所述电流传感器传输的三相电流进行解析，得到dq轴补偿电压并反馈至所述电机调速模块。
[0013]进一步地，所述切换控制模块包括：
[0014]第一生成单元，用于在识别氢燃料电池汽车当前处于起步模式且电流谐波畸变率超过既定阈值时，或者在识别氢燃料电池汽车当前处于加速、制动、行驶和爬坡中的任一种运行模式且电流谐波畸变率未超过既定阈值时，生成第一切换信号；
[0015]第二生成单元，用于在识别氢燃料电池汽车当前处于行驶模式且电流谐波畸变率超过既定阈值时，生成第二切换信号；
[0016]第三生成单元，用于在识别氢燃料电池汽车当前处于加速、制动和爬坡中的任一种运行模式且电流谐波畸变率超过既定阈值时，生成第三切换信号；
[0017]信号输出单元，用于将第一切换信号作为第一类切换信号输出至所述直流母线电压调节模块；或者用于将第二切换信号或者第三切换信号作为第二类切换信号输出至所述直流母线电压调节模块和所述补偿电压调节模块。
[0018]进一步地，所述既定阈值为满足电流谐波标准条件下的电流谐波畸变率。
[0019]进一步地，所述动力源模块包括：
[0020]氢燃料电池，用于输出供电电压；
[0021]DC/DC变换器，用于根据给定的期望PWM信号将供电电压转换为直流母线电压，或者用于根据PWM修正信号将供电电压转换为直流母线电压。
[0022]进一步地，所述直流母线电压调节模块包括：
[0023]模型构建单元，用于通过系统实测方式构建调制系数与三相电流谐波含量之间的关系模型以及三相电流谐波含量与直流母线电压之间的关系模型，其中的调制系数为所述三相逆变器的输出电压与直流母线电压之比；
[0024]信号更新单元，用于根据构建的两个关系模型确定关于调制系数的适应度函数，通过遗传算法对获取的系统运行工况数据进行迭代分析，在迭代过程中将所述DC/DC变换器所需的PWM修正信号作为个体进行编码，直至选取出最优个体之后对其进行解码处理以得到最终的PWM修正信号输出；其中的系统运行工况数据包括在当前运行模式下的永磁同步电机期望转速、永磁同步电机实际转速、供电电压、直流母线电压和所述三相逆变器的输出电压。
[0025]进一步地，所述补偿电压调节模块包括：
[0026]谐波电流提取单元，用于根据所述电流传感器传输的三相电流生成含谐波dq轴电流；
[0027]MSRF变换器，用于将所述含谐波dq轴电流分别转换到5次谐波旋转坐标系和7次谐波旋转坐标系下，得到5次谐波电流和7次谐波电流；
[0028]PI闭环调节器，用于从所述5次谐波电流中提取出第一直流分量，以及从所述7次谐波电流中提取出第二直流分量；
[0029]电压转换单元，用于根据第二类切换信号调用合适的转换策略，再利用所述转换策略将所述第一直流分量转换为5次谐波补偿电压，以及将所述第二直流分量转换为7次谐波补偿电压；
[0030]MSRF逆变换器，用于将所述5次谐波补偿电压和所述7次谐波补偿电压进行融合转
换，得到dq轴补偿电压并反馈至所述电机调速模块。
[0031]进一步地，所述谐波电流提取单元包括：
[0032]电流解析器，用于对所述电流传感器传输的三相电流进行谐波展开，得到含谐波三相电流；
[0033]电流变换器，用于将所述含谐波三相电流依次进行Clark变换和Park变换，得到含谐波dq轴电流。
[0034]进一步地，所述电压转换单元包括：
[0035]第一电压转换器，用于在识别第二类切换信号为第二切换信号时，利用闭环反馈计算策略将所述第一直流分量转换为5次谐波补偿电压，以及将所述第二直流分量转换为7次谐波补偿电压；
[0036]第二电压转换器，用于在识别第二类切换信号为第三切换信号时，利用快速计算策略将所述第一直流分量转换为5次谐波补偿电压，以及将所述第二直流分量转换为7次谐波补偿电压。
[0037]进一步地，所述电机调速模块包括：
[0038]速度控制器，用于根据给定的永磁同步电机期望转速和所述转速传感器传输的永磁同步电机实际转速，生成期望本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，其特征在于，包括切换控制模块、直流母线电压调节模块、补偿电压调节模块、动力源模块、电机调速模块、dq轴电流获取模块、SVPWM控制器、三相逆变器和永磁同步电机，在所述永磁同步电机上设置电流传感器、转角传感器和转速传感器；所述电机调速模块用于生成αβ轴电压；所述SVPWM控制器用于根据αβ轴电压生成空间矢量控制信号；所述三相逆变器用于根据空间矢量控制信号和所述动力源模块提供的直流母线电压，生成三相电流以驱动所述永磁同步电机运行；所述dq轴电流获取模块用于根据所述电流传感器传输的三相电流生成dq轴电流并反馈至所述电机调速模块；所述切换控制模块用于根据氢燃料电池汽车当前的运行模式和电流谐波畸变率，生成第一类切换信号或者第二类切换信号；所述直流母线电压调节模块用于根据第一类切换信号或者第二类切换信号对系统运行工况数据进行解析，得到PWM修正信号并反馈至所述动力源模块；所述补偿电压调节模块用于根据第二类切换信号对所述电流传感器传输的三相电流进行解析，得到dq轴补偿电压并反馈至所述电机调速模块。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，其特征在于，所述切换控制模块包括：第一生成单元，用于在识别氢燃料电池汽车当前处于起步模式且电流谐波畸变率超过既定阈值时，或者在识别氢燃料电池汽车当前处于加速、制动、行驶和爬坡中的任一种运行模式且电流谐波畸变率未超过既定阈值时，生成第一切换信号；第二生成单元，用于在识别氢燃料电池汽车当前处于行驶模式且电流谐波畸变率超过既定阈值时，生成第二切换信号；第三生成单元，用于在识别氢燃料电池汽车当前处于加速、制动和爬坡中的任一种运行模式且电流谐波畸变率超过既定阈值时，生成第三切换信号；信号输出单元，用于将第一切换信号作为第一类切换信号输出至所述直流母线电压调节模块；或者用于将第二切换信号或者第三切换信号作为第二类切换信号输出至所述直流母线电压调节模块和所述补偿电压调节模块。3.根据权利要求2所述的氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，其特征在于，所述既定阈值为满足电流谐波标准条件下的电流谐波畸变率。4.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，其特征在于，所述动力源模块包括：氢燃料电池，用于输出供电电压；DC/DC变换器，用于根据给定的期望PWM信号将供电电压转换为直流母线电压，或者用于根据PWM修正信号将供电电压转换为直流母线电压。5.根据权利要求4所述的氢燃料电池汽车的PMSM电流谐波动态抑制系统，其特征在于，所述直流母线电压调节模块包括：模型构建单元，用于通过系统实测方式构建调制系数与三相电流谐波含量之间的关系模型以及三相电流谐波含量与直流母线电压之间的关系模型，其中的调制系数为所述三相
逆变器的输出电压与直流母线电压之比；信号更新单元，用于根据构建的两个关系模型确定关于调制系数的适应度函数，通过遗传算法对获取的系统运行工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一飞，柴琳，尉宇，陆江华，张猛，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：