谐波消除方法、设备、系统及电机与流程

本申请涉及谐波控制领域，具体而言，涉及一种谐波消除方法、设备、系统及电机。

背景技术：

1、为了防止逆变器上下桥直通，目前行业内的电机驱动器普遍会在逆变器的上下桥驱动信号中加入死区时间。但是死区会导致实际电压矢量与给定电压矢量之间产生偏差，具体为幅值和相位上的偏差。在旋转坐标系d-q轴下，这种偏差体现为电流的6倍频周期性脉动。其中，6倍频是相对电机相电流的基波频率而言。受6倍频谐波影响，极易引发电机共振，产生噪音。

技术实现思路

1、本申请提供了一种谐波消除方法、设备、系统及电机，以至少解决6倍频谐波导致的共振和噪音技术问题。

2、根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种谐波消除方法，应用于旋转设备，所述方法包括：

3、获取所述旋转设备在旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；

4、提取所述d轴电流和q轴电流中的谐波分量，得到d轴谐波电流和q轴谐波电流；

5、根据所述d轴谐波电流和q轴谐波电流计算补偿电压，得到d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压；

6、对所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压进行调整，得到d轴注入电压和q轴注入电压；

7、将所述d轴注入电压和q轴注入电压输入至所述旋转设备的电流控制电路，消除所述旋转设备的输入电流中的谐波。

8、可选地，所述提取所述d轴电流和q轴电流中的谐波分量，得到d轴谐波电流和q轴谐波电流，包括：

9、对所述d轴电流和q轴电流进行陷波处理，得到d轴陷波电流和q轴陷波电流；

10、根据d轴电流、q轴电流、d轴陷波电流和q轴陷波电流之间的关系运算，得到所述d轴谐波电流和q轴谐波电流。

11、可选地，所述对所述d轴电流和q轴电流进行陷波处理，得到d轴陷波电流和q轴陷波电流，包括：

12、以所述旋转设备电流基频的6倍频作为陷波中心频率分别对所述d轴电流和q轴电流进行陷波处理，其中，所述陷波处理的离散传递函数为：

13、

14、其中，r为陷波系数；ω0为陷波中心频率，为6倍的旋转设备电流基频频率；ts为陷波计算步长；z代表z变换。

15、可选地，根据所述d轴谐波电流和q轴谐波电流计算补偿电压，得到d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压，包括：

16、基于倍频旋转坐标系对所述d轴谐波电流和q轴谐波电流进行坐标变换，得到d轴倍频谐波电流和q轴倍频谐波电流；

17、基于预设的目标参考值对所述d轴倍频谐波电流和q轴倍频谐波电流进行比例积分调节，得到所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压。

18、可选地，所述坐标变换包括公式：

19、

20、其中，id6为d轴倍频谐波电流；idr为d轴谐波电流；iqr为q轴谐波电流；ω为旋转设备电流的基波频率；iq6为q轴倍频谐波电流；

21、所述比例积分调节包括公式：

22、

23、其中，ud6为d轴谐波补偿电压；kp为比例系数；id6为d轴倍频谐波电流；ki为积分系数；uq6为q轴谐波补偿电压；iq6为q轴倍频谐波电流。

24、可选地，所述对所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压进行调整，得到d轴注入电压和q轴注入电压，包括：

25、对所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压进行坐标反变换，得到所述d轴注入电压和q轴注入电压，其中，所述坐标反变换包括公式：

26、

27、其中，udr为d轴注入电压；ud6为d轴谐波补偿电压；ω为旋转设备电流的基波频率；uq6为q轴谐波补偿电压；uqr为q轴注入电压。

28、可选地，所述将所述d轴注入电压和q轴注入电压输入至所述旋转设备的电流控制电路，包括：

29、将所述d轴注入电压和q轴注入电压注入到所述旋转设备电流环比例积分调节的输出端，得到旋转设备的d轴目标电压和q轴目标电压，其中，所述d轴目标电压和q轴目标电压由下述公式计算：

30、

31、其中，为d轴目标电压；ud为电流环比例积分调节的d轴输出电压；udr为d轴注入电压；为q轴目标电压；uq为电流环比例积分调节的q轴输出电压；uqr为q轴注入电压。

32、根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种谐波消除设备，应用于旋转设备，所述消除设备包括谐波提取模块、补偿电压模块和电压调试模块；

33、所述谐波提取模块的输入端与所述旋转设备的电流输入端连接，所述谐波提取模块的输出端与所述补偿电压模块的输入端连接，所述谐波提取模块用于获取所述旋转设备在旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流，提取所述d轴电流中的谐波分量和q轴电流中的谐波分量，得到d轴谐波电流和q轴谐波电流；

34、所述补偿电压模块的输出端与所述电压调试模块的输入端连接，所述补偿电压模块用于获取所述d轴谐波电流和q轴谐波电流，根据所述d轴谐波电流和q轴谐波电流计算补偿电压，得到d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压；

35、所述电压调试模块的输出端与所述旋转设备的电流控制电路连接，所述电压调试模块用于获取所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压，对所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压进行调整，得到d轴注入电压和q轴注入电压并输出。

36、根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种电机电流控制系统，采用上述所述的谐波消除方法或包括上述所述的谐波消除设备。

37、根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种电机，包括上述所述的电机电流控制系统。

38、在本申请实施例中，通过提取d轴电流和q轴电流的谐波分量，能够得到有关6倍频谐波的d轴谐波电流和q轴谐波电流，而后再根据q轴谐波电流和q轴谐波电流计算d轴注入电压和q轴注入电压。通过将d轴注入电压和q轴注入电压输入到旋转设备的电流控制电路中，使得旋转设备的输入电流中的6倍频谐波被消除，从而解决共振和噪音的问题。

技术特征：

1.一种谐波消除方法，其特征在于，应用于旋转设备，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的谐波消除方法，其特征在于，所述提取所述d轴电流和q轴电流中的谐波分量，得到d轴谐波电流和q轴谐波电流，包括：

3.根据权利要求2所述的谐波消除方法，其特征在于，所述对所述d轴电流和q轴电流进行陷波处理，得到d轴陷波电流和q轴陷波电流，包括：

4.根据权利要求1所述的谐波消除方法，其特征在于，根据所述d轴谐波电流和q轴谐波电流计算补偿电压，得到d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压，包括：

5.根据权利要求4所述的谐波消除方法，其特征在于，所述坐标变换包括公式：

6.根据权利要求1所述的谐波消除方法，其特征在于，所述对所述d轴谐波补偿电压和q轴谐波补偿电压进行调整，得到d轴注入电压和q轴注入电压，包括：

7.根据权利要求1所述的谐波消除方法，其特征在于，所述将所述d轴注入电压和q轴注入电压输入至所述旋转设备的电流控制电路，包括：

8.一种谐波消除设备，其特征在于，应用于旋转设备，所述消除设备包括谐波提取模块、补偿电压模块和电压调试模块；

9.一种电机电流控制系统，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的谐波消除方法或包括权利要求8所述的谐波消除设备。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求9所述的电机电流控制系统。

技术总结
本申请涉及谐波控制领域，具体而言，涉及一种谐波消除方法、设备、系统及电机，其方法包括获取旋转设备在旋转坐标系下的d、q轴电流；提取d、q轴电流中的谐波分量，得到d、q轴谐波电流；根据d、q轴谐波电流计算补偿电压，得到d、q轴谐波补偿电压；对d、q轴谐波补偿电压进行调整，得到d、q轴注入电压；将d、q轴注入电压输入至旋转设备的电流控制电路，消除旋转设备的输入电流中的谐波。通过将d轴注入电压和q轴注入电压输入到旋转设备的电流控制电路中，使得旋转设备的输入电流中的6倍频谐波被消除，从而解决共振和噪音的问题。

技术研发人员：李燕,张良浩,张统世
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11