电机的电流谐波抑制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电机的电流谐波抑制方法。
【背景技术】
[0002] 由于电机齿槽效应等本身结构的原因，使得电机的反电势等并不是理想的形状， 这会导致电机的电流不为正弦波，而含有谐波。谐波电流会引起转矩脉动，使得电机性能降 低。对电流谐波进彳丁抑制，可以提尚电机的性能。
[0003] 以三相异步电机举例来说，电流包含5次、7次、11次、13次、17次等谐波，当谐波 频率较低时，电流环控制器可以较好地抑制谐波电流，但当频率升高时，由于电流环控制器 带宽的限制，对谐波抑制的作用降低。要抑制谐波，可以对谐波电流进行单独控制。矢量控 制由于其优良性能在异步电机控制中得到了广泛应用，矢量控制将三相电流转换到两相旋 转坐标系下，实现了转矩和磁链的解耦。三相电流经过旋转坐标变换后，所含电流谐波变成 6次、12次、18次等，对这些阶次的谐波进行补偿就可以起到谐波抑制的作用。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种电机的电流谐波抑制方法，其能够在电 机矢量控制的过程中有效地消除电机的电流谐波。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
[0006] 电机的电流谐波抑制方法，其特点在于，包括以下步骤：
[0007] 根据接收的d轴给定电流i/和d轴反馈电流id求差后的信号idh以及q轴给定 电流iq*和q轴反馈电流iq求差后的信号iqh，估计出^的谐波电流i和i5的谐波电流 Iqhe;
[0008] 根据估计出的谐波电流idhe^Pi#计算d轴补偿电压ud。。和q轴补偿电压u_，将 d轴补偿电压ud。。和q轴补偿电压uq。。分别加到d轴电流环控制器输出的d轴电压u河q 轴电流环控制器输出的q轴电压uq上。
[0009] 本发明至少具有以下技术效果：
[0010] 1、本发明根据估算出的电流谐波计算出d轴补偿电压ud。。和q轴补偿电压Uq。。，并 将d轴补偿电压ud。。和q轴补偿电压uq。。分别加到d轴电流环控制器输出的d轴电压u河 q轴电流环控制器输出的q轴电压uj，实现了电机矢量控制过程中的谐波抑制，消除谐波 后的电机相电流更加接近正弦波，从而提高了异步电机的性能；
[0011] 2、本发明是通过估算出的电流谐波计算出d轴补偿电压ud。。和q轴补偿电压!^。， 可以对采样和控制器的延时进行补偿，从而达到更好的谐波消除效果。
【附图说明】
[0012] 图1是现有的电机矢量控制的控制框图。
[0013] 图2示出了采用了根据本发明一实施例的电流谐波抑制方法的电机矢量控制的 控制框图。
[0014] 图3是根据本发明一实施例的电流谐波抑制模块的原理示意图。
[0015] 图4是根据本发明一应用实例的d轴反馈电流id及其电流谐波实际值idh的波形 示意图。
[0016] 图5是根据本发明一应用实例的q轴反馈电流iq及其电流谐波实际值iqh的波形 示意图。
[0017] 图6是根据本发明一应用实例的d轴电流谐波实际值idh和估计值i的波形示 意图。
[0018] 图7是根据本发明一应用实例的q轴电流谐波实际值iqh和估计值i的波形示 意图。
[0019] 图8是未采用根据本发明一应用实例的谐波抑制方法的电流波形示意图。
[0020] 图9是采用了根据本发明一应用实例的谐波抑制方法的电流波形示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0022] 本发明是在电机矢量控制的基础上实现的。现有矢量控制的控制框图如图1所 示。图1中，w""和《分别为给定转速和反馈转速，i/、id分别为d轴给定电流和反馈电 流，i/、iq分别为q轴给定电流和反馈电流，ia、ib分别为电机的A相和B相的相电流，ia、 ip为静止两相坐标系下的电流分量，upUq分别为d轴电压和q轴电压，ua，up为静止两相 坐标系下的电压分量，为电机同步角速度，速度控制器和电流环控制器均为PI调节器。
[0023] 将电流转换到同步旋转坐标系后，d轴、q轴电流中含有6次、12次、18次、24次等 谐波，根据傅立叶运算公式，d轴、q轴电流id、iq的表达式可以由下式来表示：
[0024] In=\
[0025] 上式中，dQ为id直流分量，da6"为id的6n次谐波正弦分量系数，db6"为id的6n 次谐波余弦分量系数，q〇为iq直流分量，qa6"为i,的6n次谐波正弦分量系数，qb6"为iq的 6n次谐波余弦分量系数。
[0026] 当电流环控制器可以很好地实现电流控制时，给定与反馈的差值为零。可以认为， 电流环控制器反馈与给定的差值就是电流的谐波，那么，谐波就可以由下式来表示：
[0027]
[0028] 图2示出
/米用/根据本发明一实施例的电流谐波抑制方法的电机矢量控制的 控制框图。图2中的虚线框表示采用了根据本发明一实施例的电流谐波抑制方法的谐波抑 制模块，K为谐波控制器增益，和i_分别为估计出的d轴和q轴电流的谐波电流。
[0029] 基于前述的分析，并结合图2所示，根据本发明一实施例的电机的电流谐波抑制 方法，包括以下步骤：
[0030] 步骤S11、根据接收的d轴给定电流i/和d轴反馈电流id求差后的信号idh以及 q轴给定电流和q轴反馈电流i<1求差后的信号i#，估计出id的谐波电流idhe;和i<1的谐 波电流iqh6。
[0031] 上述的根据^和iqh估计出id的谐波电流i^和iq的谐波电流iqhe具体包括以 下步骤：
[0032]a、选择要消除的谐波次数，然后根据以下公式计算出要消除的各次谐波的系数：
[0033]
[0034]
[0035] 其中，(1&611为id的6n次谐波正弦分量系数，db6"为id的6n次谐波余弦分量系数， 职6"为i,的6n次谐波正弦分量系数，qb6"为i^的6n次谐波余弦分量系数，《 e为电机同步 角速度，T为电流周期，n= 1，2, 3.......
[0036] 为使计算变得简便，在一种优选的实施方式中，可以采用低通滤波器来实现对上 述各次谐波系数的计算。具体地，id的谐波电流idte的各次谐波的系数通过以下方式计算 获得：将idh*sin(6nwet)和idh*cos(6n?et)分别输入到一个低通滤波器，并将各低通滤波 器的输出乘以2分别得到da6jPdb6n;iq的谐波电流