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专利号: 2019101965885
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:由定子磁链观测、谐波磁链提取、谐波电压计算以及谐波电压注入四个环节组成,首先定子磁链观测环节根据采样得到的定子电压及电流进行定子磁链观测,其次谐波磁链提取环节对定子磁链观测结果中的高次谐波磁链的幅值和相角进行提取,紧接着谐波电压计算环节根据永磁同步电机定子电压方程计算高次谐波磁链产生的谐波电压,最后在永磁同步电机控制系统参考电压矢量生成模块输出的参考电压中注入谐波电压;

所述谐波磁链提取环节中,根据定子磁链在空间中的幅值ψs以及定子磁链与α轴间的夹角θs,得到考虑谐波磁链的定子磁链表达式:式(3)中,ψs1为定子磁链基波幅值,ψs(6k±1)为各次谐波幅值;将ψα、ψβ通过park变换求得定子磁链在两相旋转坐标系下的分量ψd、ψq通过构建多同步旋转滤波器,对定子磁链观测结果中的高次谐波的幅值和相角进行提取;将定子磁链观测值进行坐标变换,转换到6k±1(k=1,2,3…)次旋转坐标系下,则6k±1次谐波磁链在6k±1次旋转坐标系下为直流成分,其中k值一致,其余次谐波为交流成分;多同步旋转坐标变换表示为:则有:

通过低通滤波器即可提取出直流成分ψd(6k±1)、ψq(6k±1),然后求得谐波磁链的幅值ψs(6k±1)和相角δ(6k±1),谐波磁链幅值为:谐波磁链相角为:

并有以下关系:

式(11)中,θe为电机位置角。

2.根据权利要求1所述的基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:所述定子磁链观测环节中,采用带幅值和相位补偿的定子磁链观测器,对定子绕组感应电势中由于采样误差引入的直流成分进行滤除,并补偿由于滤波环节导致的幅值衰减和相位滞后;定子磁链观测器的传递函数可表示为:式(1)中,ψα、ψβ为定子磁链在α轴和β轴上的分量,ωc为滤波器的截止频率,s为拉普拉斯算子,ωe为电机电角速度,eα、eβ为定子绕组感应电势在α轴和β轴上的分量,可表示为:式(2)中,Uα、Uβ、iα、iβ分别为定子电压及定子电流αβ轴上的分量,Rs为定子绕组电阻。

3.根据权利要求2所述的基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:所述定子磁链观测环节中,ωe和转速n的关系为: ωc为滤波器截止频率,其和转速n的关系为: k为调节系数,p为电机极对数,s为拉普拉斯算子。

4.根据权利要求1所述的基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:所述谐波电压计算环节中,根据永磁同步在两相静止坐标系下的数学方程并结合定子磁链与定子绕组感应电势之间的关系,得到永磁同步电机带谐波的定子电压方程:式(12)中,usα、usβ、iα、iβ、分别为定子电压、电子电流在两相静止坐标系α、β轴上的分量,ψs6k±1为定子磁链除基波磁链外各次谐波磁链幅值,θs为定子磁链相角,ωs为定子磁链在空间中的旋转角速度,Rs为定子电阻。

5.根据权利要求4所述的基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:所述谐波电压计算环节中,所述电压方程是经由定子绕组感应电势与定子磁链之间的关系得到,具体为:式(13)中,eα、eβ为定子绕组感应电势在α、β轴上的分量。

6.根据权利要求1所述的基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:所述谐波电压计算环节中,根据永磁同步电机带谐波的定子电压方程,得到注入谐波电压的表达式:

7.根据权利要求1所述的基于磁链观测的永磁同步电机谐波电流抑制方法,其特征在于:所述谐波电压注入环节中,在控制环路中参考电压矢量生成模块输出的定子电压在两相静止坐标系α、β轴线上的分量Uα、Uβ上注入谐波电压;谐波注入可描述为:注入谐波电压后的定子电压方程为:

从式(16)可知,通过注入谐波电压后,定子感应电势中仅包含基波成分,则定子电流中也将只含有基波电流成分。