一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法和系统

本发明涉及模块化多电平换流器领域，具体涉及一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法和系统。

背景技术：

1、模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,mmc)凭借模块化程度高、器件电压应力低、冗余性强等优点，在电机驱动场合被广泛应用。然而，mmc在驱动低速电机时，其子模块电容电压存在低频脉动分量，且脉动幅值与电机转速成反比，在严重时会导致子模块器件过压，影响驱动系统的可靠性。

2、为了解决mmc在驱动低速电机时的电容电压低频脉动问题，一种有效的方法是基于mmc和交交变频器(cycloconverter,ccv)的级联驱动系统，其中mmc为ccv提供中频电压，ccv提供驱动电机所需的低频电压。然而，此方案中的mmc需输出谐波电流，导致mmc输出的有功功率包含多个频率的脉动分量，引起mmc直流侧的电流脉动。直流电流脉动影响了mmc输入侧的电能质量，增加了桥臂的电流应力，对驱动系统的可靠性造成了隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法和系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本申请公开一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，包括：

4、将mmc各相单元子模块电容电压的平均值经过陷波器处理得到各相单元的子模块电容电压反馈值；

5、设置mmc的子模块电容电压参考值，将子模块电容电压参考值与各相单元的子模块电容电压反馈值作差，得到mmc各相单元环流的直流分量参考值；

6、将mmc各相单元环流的直流分量参考值与mmc直流侧电流的1/3作差，得到mmc环流的直流分量控制信号；

7、将mmc环流的直流分量控制信号与mmc输出电压控制信号和二倍频环流控制信号叠加后，经过调制策略和均压控制得到mmc的导通信号；

8、基于导通信号控制mmc各子模块内开关器件的开通或关断。

9、在一些实施例中，子模块电容电压参考值与各相单元的子模块电容电压反馈值作差后通过比例积分控制器调节获取mmc各相单元环流的直流分量参考值。

10、在一些实施例中，mmc各相单元环流的直流分量参考值与mmc直流侧电流的1/3作差后通过比例积分控制器调节得到mmc环流的直流分量控制信号。

11、在一些实施例中，陷波器的传递函数满足为：

12、g(s)＝g1(s)g2(s)g3(s)g4(s)

13、传递函数gn(s)(n＝1,2,3,4)表示为：

14、

15、其中，ωn为gn(s)的中心角频率，ξ为阻尼比，s为微分算子。

16、在一些实施例中，陷波器的传递函数中，中心角频率的选取公式为：

17、

18、其中，ωg为mmc输出电压的角频率，ωm为电机的电角频率。

19、在一些实施例中，ωg由mmc输出电压控制的电压参考值得到，ωm由电机转速传感器得到。

20、在一些实施例中，mmc各相单元子模块电容电压的平均值由mmc各相单元子模块电容电压的实时监测值求均值得到；mmc的直流侧电流为mmc的直流侧电流的实时监测值。

21、第二方面，本申请公开一种应用如第一方面所述的直流侧电流脉动抑制系统，包括；

22、子模块电容电压反馈模块：将mmc各相单元子模块电容电压的平均值经过陷波器处理得到各相单元的子模块电容电压反馈值；

23、直流分量参考模块：设置mmc的子模块电容电压参考值，将子模块电容电压参考值与各相单元的子模块电容电压反馈值作差，得到mmc各相单元环流的直流分量参考值；

24、直流分量控制信号模块：将mmc各相单元环流的直流分量参考值与mmc直流侧电流的1/3作差，得到mmc环流的直流分量控制信号；

25、导通信号模块：将mmc环流的直流分量控制信号与mmc输出电压控制信号和二倍频环流控制信号叠加后，经过调制策略和均压控制得到mmc的导通信号；

26、驱动模块：基于导通信号控制mmc各子模块内开关器件的开通或关断。

27、第三方面，本申请公开一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了如第一方面所述的一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法。

28、第四方面，本申请公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了如第一方面所述的一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法。

29、本发明的有益效果：

30、本发明能够有效抑制mmc和ccv级联驱动系统因谐波电流产生的直流侧电流脉动，改善mmc的直流侧电能质量；

31、本发明采用陷波器对反馈信号进行滤波，滤除了电容电压中与谐波相关的频率分量，避免将其引入直流侧电流脉动抑制环节，提高控制系统的可靠性；

32、本发明所提出的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法无需增加系统建设成本，算法易于实现，控制简单直接，具有较强的实用性。

技术特征：

1.一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，子模块电容电压参考值与各相单元的子模块电容电压反馈值作差后通过比例积分控制器调节获取mmc各相单元环流的直流分量参考值。

3.根据权利要求1所述的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，mmc各相单元环流的直流分量参考值与mmc直流侧电流的1/3作差后通过比例积分控制器调节得到mmc环流的直流分量控制信号。

4.根据权利要求1所述的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，陷波器的传递函数满足为：

5.根据权利要求4所述的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，陷波器的传递函数中，中心角频率的选取公式为：

6.根据权利要求5所述的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，ωg由mmc输出电压控制的电压参考值得到，ωm由电机转速传感器得到。

7.根据权利要求1所述的适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法，其特征在于，mmc各相单元子模块电容电压的平均值由mmc各相单元子模块电容电压的实时监测值求均值得到；

8.一种应用如权利要求1至6任意一项所述的直流侧电流脉动抑制系统，其特征在于，包括；

9.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了权利要求1至7中任一项所述的一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载并执行时，采用了权利要求1至7中任一项所述的一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法。

技术总结
本发明公开了一种适用电机驱动系统的直流侧电流脉动抑制方法和系统，属于模块化多电平换流器领域，包括以下步骤：步骤一：计算MMC各相单元子模块电容电压的平均值，经过陷波器得到子模块电容电压反馈值；步骤二：设置MMC的子模块电容电压参考值，与子模块电容电压反馈值作差，所得差值经过调节后，得到环流的直流分量参考值；步骤三：将环流的直流分量参考值与MMC直流侧电流的1/3作差，所得差值经过调节后，得到MMC环流的直流分量控制信号，该信号与MMC其他控制信号叠加后，经过调制策略和均压控制得到MMC的导通信号。本发明能够有效抑制驱动系统中MMC因谐波电流产生的直流侧电流脉动，改善MMC的直流侧电能质量，提高控制系统的可靠性。

技术研发人员：邓富金,张越
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15