[发明专利]无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法

权利要求书

1.无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法，其特征在于：抑制电机驱动系统中的谐波的控制方法包括以下步骤：

步骤一：在所述驱动系统中增加一个与逆变器电流并联的阻尼电流，在永磁同步电机运行时，利用带通滤波器对直流母线电压进行处理并且乘以一个系数K，获得阻尼电流，通过调节系数K消除系统谐振；

步骤二：对步骤一中得到的阻尼电流进行处理得到等效的阻尼功率，通过调节阻尼功率实现对阻尼电流的调节，阻尼功率的表达式是将阻尼电流乘以直流母线电压；

步骤三：通过与阻尼功率等效而产生的额外电压参考值控制逆变器输出功率的变化。

2.根据权利要求1所述的无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤获得阻尼电流的具体过程为：

第一步，将逆变器和电机等效为一个恒流源，将阻尼电流和逆变器电流并联在一起；

第二步：将直流母线电压输入到一个带通滤波器中，对带通滤波器的输出量乘以一个系数K获取阻尼电流，所述带通滤波器表达式为：

ω_B为滤波器中心频率；

直流母线电压通过带通滤波器后得到谐振频率下的直流母线电压波动分量，将所述直流母线电压波动分量乘以系数K作为阻尼电流输入到电机系统中用以消除谐振对电机运行性能的影响；其中，所述直流母线电压波动分量模型为：

u_dc为直流母线电压，s表示拉氏变换中的复数变量；

进一步得到阻尼电流的表达式如下式所示：

其中，系数K为调节系统性能的参数，并且K＞0.707，ω_B的值要接近于谐振频率，将带通滤波器的中心频率设为500Hz，带通滤波器的带宽设为40Hz。

3.根据权利要求2所述的无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤二中所述阻尼功率的具体获取过程为：

将阻尼电流用阻尼功率表示，逆变器电流用逆变器功率表示，逆变器功率为负载功率和阻尼功率之和；阻尼功率的表达式如下式所示：

P_damp＝u_dc·i_damp (4)。

4.根据权利要求3所述的无电解电容永磁同步电机空调驱动系统中的阻尼控制方法，其特征在于：所述步骤三中根据步骤二中得到的阻尼功率，改变逆变器输出功率，逆变器输出功率的变化通过产生额外电压参考值实现，最终利用额外电压参考值实现系统中谐振的抑制，具体过程为：

将电机功率可以近似看成是逆变器功率，逆变器功率可以表示为：

P_inv＝1.5(u_αi_α+u_βi_β) (5)

u_α和u_β分别为两相静止坐标系下的α轴和β轴的电压，i_α和i_β分别为两相静止坐标系下的α轴和β轴的电流；

阻尼功率在系统中通过逆变器输出功率的变化量来实现，逆变器输出功率变化量通过额外电压参考值来实现，进而得到阻尼功率，其中，包含额外电压参考值的新的逆变器输出功率表达式如下所示：

P_inv+P_damp＝1.5[(u_α+Δu_α)i_α+(u_β+Δu_β)i_β] (6)

Δu_α和Δu_β分别为两相静止坐标系下的α轴和β轴的额外电压参考值，公式等号左边为电机驱动系统原来的逆变器输出功率加上阻尼功率后得到的新的逆变器输出功率；

将上式(5)等号右侧表达式展开，与式(6)相比较，得到阻尼功率的表达式如下式所示：

P_damp＝1.5(Δu_α·i_α+Δu_β·i_β) (7)

α轴额外电压参考值Δu_α和β轴额外电压参考值Δu_β分别加到两相静止坐标系下的α轴和β轴的电压u_α和u_β上，作为新的两相静止坐标系下的电压，

阻尼功率也可以表达为：

P_damp＝Δu_αβ·i_αβ (8)

额外电压矢量参考值Δu_αβ为α轴额外电压参考值Δu_α和β轴额外电压参考值Δu_β的矢量之和，电流矢量i_αβ为两相静止坐标系下i_α和i_β的矢量之和；额外电压参考值抑制谐振的具体步骤如下：

步骤三一：将额外的电压参考值加到电机控制系统中原来的电压参考值中，并且，额外电压矢量参考值Δu_αβ的方向和电流矢量i_αβ的方向平行；将额外电压参考值Δu_αβ与原来的电压参考值u_αβ进行矢量相加得到新电压参考值的；

步骤三二：在步骤三一中确定了生成阻尼功率P_damp所对应的额外电压参考值的方向后，对额外电压矢量参考值Δu_αβ解耦得到两相静止坐标系下的α轴和β轴电压分量；所述α轴和β轴电压分量表达式下式所示：

其中，θ为i_α和i_β合成的电流矢量i_αβ与β轴的夹角；

得到额外电压矢量参考值Δu_αβ在α轴和β轴额外电压参考值Δu_α和Δu_β后，将它们分别与原来的两相静止坐标系下的电压参考值u_α和u_β相加，得到最终的电压参考值和并输入给SVPWM模块；

步骤三三：确定额外电压参考值对电机驱动系统的影响：

当电机驱动系统中电压参考值中加入了额外参考电压值后，电机驱动系统稳定性的分析通过分析同步坐标系下的电流环来进行；d轴电流的表达式和q轴电流的表达式是相似的，那么d轴电流关于d轴额外参考电压的传递函数表达式如下所示：

其中，i_d为d轴电流，Δu_d为d轴额外参考电压，L_d是d轴电感，R_s是定子电阻，k_p和k_i分别是d轴PI调节器中的比例调节参数和积分调节参数；从式(10)的表达式可以看出来G(s)的幅值是相当小的，也就意味着，额外电压参考值对电机驱动系统的影响是十分小的，几乎可以被忽略掉。