一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法与流程

本发明属于电力电子设备及其控制，具体涉及一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法。

背景技术：

1、在电动车辆、船舶推进等领域，永磁同步电机得到广泛应用。常用的三相永磁同步电机一般由逆变器供电，电流传感器和位置传感器等采集控制所需的信号，送至逆变器的控制电路，经由全数字控制芯片进行计算调节，得到逆变器功率器件的pwm驱动信号，从而控制永磁同步电机的供电电压频率相位和幅值，进而控制其电流和转矩。

2、永磁同步电机运行时，由于死区效应的存在，逆变器输出的电压与电流控制器给定的电压存在误差，导致电机电流中存在较大的低阶次谐波。在电流控制器输出中提前注入与误差电压相位相反、幅值相同的电压来抑制电机中电流谐波。从而抑制电机低频段的振动噪声，但是由于难以通过计算的方式准确得到误差电压的解析解，传统pi控制器互相耦合，参数调试困难。

3、因此，实时对电机低频振动进行优化控制实现起来比较困难。

技术实现思路

1、为实现永磁同步电机的自动优化电流谐波控制，本发明提出一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，以实现自动优化电流谐波控制，降低永磁电机振动。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，采用多维极值控制与矢量控制相结合的控制方法，基于谐波采集器、电流谐波幅值控制器、转速控制器、电流控制器、坐标变换模块及脉宽调制模块构成的控制系统；步骤为：通过谐波采集器采集永磁电机的电流数据，将谐波采集器输出的电流谐波幅值is_a、is_b作为输入，通过电流谐波幅值控制器对电流谐波幅值is_a、is_b进行多维极值搜索计算，输出优化的电压谐波注入相位φa、φb和电压谐波注入幅值ua、ub，使得电流谐波幅值最小，经过坐标变换后，电压谐波通过dq轴或ab轴注入到电流控制器输出电压给定值，从而抑制电流谐波幅值。

3、进一步，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入幅值ua：

4、s11，采用低通滤波器对电流谐波幅值is_a第一次滤波；

5、s12，叠加调制，将第一次滤波输出与一个正弦信号相乘，得到ξ1；

6、s13，对ξ1积分并乘以增益系数；

7、s14，对第三步输出叠加正弦增益信号，得到优化的电压谐波注入幅值ua，其中第二个正弦信号频率与第一个正弦信号频率相同。

8、进一步，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入相位φa：

9、s21，采用低通滤波器对电流谐波幅值is_a第一次滤波，其截止频率与步骤s11中滤波器相同；

10、s22，叠加调制，将第一次滤波输出与一个正弦信号相乘，得到ξ2，其中该正弦信号相频率与步骤s12中正弦信号差90°；

11、s23，对ξ2积分并乘以增益系数；

12、s24，对第三步输出叠加正弦增益信号，得到优化的电压谐波注入相位φa，其中第二个正弦信号频率与第一个正弦信号频率相同。

13、进一步，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入幅值ub：

14、s31，采用低通滤波器和高通滤波器对电流谐波幅值is_b第一次滤波；

15、s32，叠加调制，将第一次滤波输出与一个正弦信号相乘，得到ξ3；

16、s33，对ξ3积分并乘以增益系数；

17、s34，对第三步输出叠加正弦增益信号，得到优化的电压谐波注入幅值ub，其中第二个正弦信号频率与第一个正弦信号频率相同。

18、进一步，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入相位φb：

19、s41，采用低通滤波器和高通滤波器对is_b第一次滤波，其截止频率与步骤s11中滤波器相同；

20、s42，叠加调制，将第一次滤波输出与一个正弦信号相乘，得到ξ4，其中该正弦信号相频率与步骤s12中正弦信号差90°；

21、s43，对ξ4积分并乘以增益系数；

22、s44，对第三步输出叠加正弦增益信号，得到优化的电压谐波注入相位φb，其中第二个正弦信号频率与第一个正弦信号频率相同。

23、本发明的有益效果是：本发明采用多维极值控制器与矢量控制相结合的方法，实现永磁同步电机的自动优化电流谐波控制；采用本发明方法能够自动减小永磁同步电机的电流谐波，降低运行振动，适用于电动汽车、混合动力汽车及其它以永磁同步电机作为驱动动力的交通运输设备。

技术特征：

1.一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，其特征在于：基于谐波采集器(1)、电流谐波幅值控制器(2)、转速控制器(3)、电流控制器(4)、坐标变换模块及脉宽调制模块构成的控制系统；步骤为：通过谐波采集器(1)采集永磁电机的电流数据，将谐波采集器(1)输出的电流谐波幅值is_a、is_b作为输入，通过电流谐波幅值控制器(2)对电流谐波幅值is_a、is_b进行多维极值搜索计算，输出优化的电压谐波注入相位φa、φb和电压谐波注入幅值ua、ub，经过坐标变换后，电压谐波通过dq轴或ab轴注入到电流控制器(4)输出电压给定值，从而抑制电流谐波幅值。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，其特征在于，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入幅值ua：

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，其特征在于，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入相位φa：

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，其特征在于，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入幅值ub：

5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，其特征在于，通过如下步骤获得优化的电压谐波注入相位φb：

技术总结
本发明公开了一种永磁同步电机自动优化电流谐波控制方法，基于谐波采集器、电流谐波幅值控制器、转速控制器、电流控制器、坐标变换模块及脉宽调制模块构成的控制系统，采用多维极值搜索方法寻找最优的电压谐波注入相位和幅值，以该电压谐波补偿死区效应造成的电压误差，从而使电机的电流谐波最小。本发明方法能够自动减小永磁同步电机的电流谐波，降低运行振动，适用于电动汽车、混合动力汽车及其它以永磁同步电机作为驱动动力的交通运输设备。

技术研发人员：张越,朱磊,解锦辉,宋泽伟,何忠祥
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶集团有限公司第七一二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29