本發(fā)明屬于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法。

背景技術(shù)：

1、雙三相永磁同步電機(jī)具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、可靠性高和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，同時(shí)雙三相永磁同步電機(jī)易于加工，可在傳統(tǒng)三相電機(jī)繞組進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)，因此針對(duì)雙三相永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法研究具有重要意義。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于包含定子電阻和漏感在內(nèi)的小諧波阻抗，逆變器非線性及氣隙磁場(chǎng)畸變等，雙三相永磁同步電機(jī)定子繞組存在較大的諧波電流，導(dǎo)致系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)換效率下降和控制性能降低。因此，抑制諧波電流是雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)亟需解決的問(wèn)題之一。

2、現(xiàn)有抑制諧波電流的方法可分為三類：優(yōu)化電機(jī)參數(shù)、添加外置濾波器、創(chuàng)新電流控制方法。優(yōu)化電機(jī)參數(shù)在應(yīng)用過(guò)程中易增加電機(jī)制造/設(shè)計(jì)的時(shí)間成本，有可能會(huì)降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩/功率密度，且對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的電機(jī)并不適用。對(duì)于長(zhǎng)期處于超低速工況的系統(tǒng)，諧波頻率較低，存在外置濾波器設(shè)計(jì)困難、電磁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、濾波器件體積大等不足。由于諧波平面中的電流為交流量，傳統(tǒng)的比例積分控制無(wú)法對(duì)其進(jìn)行無(wú)靜差跟蹤。比例諧振控制器的出現(xiàn)恰好彌補(bǔ)此種不足，多諧振控制器在雙三相永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)得到廣泛使用。但是，比例諧振控制器的使用面臨諧振頻率不準(zhǔn)確和不同頻率間干擾等挑戰(zhàn)，這可能在閉環(huán)系統(tǒng)引入未知諧振?，F(xiàn)有的基于觀測(cè)器方法的諧波抑制未充分考慮諧波特性，需要在控制帶寬與傳感器測(cè)量噪聲之間折衷處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)背景技術(shù)中提到的小阻抗引發(fā)的大諧波，導(dǎo)致系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)換效率下降和控制性能降低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，包括如下步驟：

4、步驟一、通過(guò)矢量空間解耦及派克坐標(biāo)變換，將雙三相永磁同步電機(jī)在六相靜止坐標(biāo)系中模型轉(zhuǎn)化至同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，獲得雙三相電機(jī)諧波分布規(guī)律；

5、步驟二、對(duì)于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電機(jī)模型，在力矩平面應(yīng)用無(wú)差拍控制方法，在諧波平面設(shè)計(jì)離散擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，將包含諧波信息的總擾動(dòng)通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)給出，并給出離散與連續(xù)觀測(cè)器帶寬的關(guān)系；

6、步驟三、針對(duì)諧波平面五次及七次諧波電流設(shè)計(jì)離散諧振模塊，并將其嵌入離散擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的結(jié)構(gòu)中。在補(bǔ)償包含諧波在內(nèi)的總擾動(dòng)后，獲取由離散諧振模塊整合后被控對(duì)象；

7、步驟四、針對(duì)諧波平面加入總擾動(dòng)補(bǔ)償后的純積分對(duì)象，設(shè)計(jì)無(wú)差拍控制方法，用于諧波抑制后雙三相永磁同步電機(jī)的電流閉環(huán)控制。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

9、（1）本發(fā)明相比于現(xiàn)有的比例諧振控制器方法，更加準(zhǔn)確抑制諧波頻次，改善不同頻率間干擾情況。

10、（2）本發(fā)明除抑制主導(dǎo)諧波頻次外，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的加入可將系統(tǒng)未建模動(dòng)態(tài)及外部擾動(dòng)以總擾動(dòng)的形式量化前饋。

11、（3）本發(fā)明從離散的角度出發(fā)，相比于傳統(tǒng)連續(xù)控制方法，所提諧波抑制策略可以便捷地部署在常規(guī)工業(yè)微控制器中，并適用于各種工況。

12、（4）本發(fā)明成本低、計(jì)算量小，充分利用系統(tǒng)本身的條件，不會(huì)給系統(tǒng)增加額外的成本、空間、負(fù)載和功耗。

技術(shù)特征：

1.一種基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，所述步驟一中，雙三相永磁同步電機(jī)定子由兩套y型連接的三相對(duì)稱繞組組成，且兩套繞組之間的中性點(diǎn)隔離，在空間上相差30度電角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，雙三相永磁同步電機(jī)在六相靜止坐標(biāo)系中的模型表示為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，矢量空間解耦矩陣及派克坐標(biāo)變換矩陣表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，所述步驟二包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，所述步驟三包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，將五次諧振模塊輸出及七次諧振模塊輸出代入軸觀測(cè)器系統(tǒng)后，得出離散諧振觀測(cè)器的表達(dá)式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，基于如下等式，對(duì)總擾動(dòng)觀測(cè)值及進(jìn)行補(bǔ)償：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，所述步驟四包括：針對(duì)諧振模塊整合后的純積分對(duì)象，設(shè)計(jì)無(wú)差拍控制方法：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，其特征在于，由步驟二中關(guān)于、的等式以及步驟四中關(guān)于、的等式，完成諧波抑制后雙三相永磁同步電機(jī)的電流閉環(huán)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種基于離散諧振模塊的雙三相電機(jī)諧波抑制方法，屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域。首先對(duì)中性點(diǎn)隔離的雙三相電機(jī)采用矢量空間解耦進(jìn)行建模，獲取力矩平面及諧波平面的被控對(duì)象模型；其次針對(duì)解耦后的諧波平面設(shè)計(jì)基于離散諧振模塊的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，用于觀測(cè)放大諧波；最后采用無(wú)差拍控制方法補(bǔ)償諧波電壓，完成電流閉環(huán)。最終于雙三相電機(jī)實(shí)施本發(fā)明公開(kāi)方法，達(dá)到抑制諧波的效果。本發(fā)明從離散的角度出發(fā)，相比于傳統(tǒng)連續(xù)控制方法，可以便捷地部署在常規(guī)工業(yè)微控制器中，并適用于各種工況。

技術(shù)研發(fā)人員：段倩文,孔磊,于宛平,鄧久強(qiáng),毛耀,包啟亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15