[发明专利]一种采用改进复矢量PI控制器的永磁同步电机电流谐波抑制系统及方法

权利要求书

1.一种采用改进复矢量PI控制器的永磁同步电机电流谐波抑制系统，其特征在于，所述永磁同步电机电流谐波抑制系统包括永磁同步电机矢量控制系统和若干个改进复矢量PI控制器；所述永磁同步电机矢量控制系统包括速度控制器(1)、q轴电流控制器(2)、d轴电流控制器(3)、Park逆变换(4)、空间矢量PWM(5)、三相逆变器(6)、永磁同步电机(7)、Clarke变换(8)、Park变换(9)、位置传感器(10)以及位置和速度计算单元(11)；所述若干个改进复矢量PI控制器并联在所述q轴电流控制器(2)和d轴电流控制器(3)上，所述改进复矢量PI控制器的传递函数为：

其中，k_p为比例系数；k_i为积分系数；ω₀为中心角频率；ω_c为截止频率；s为拉普拉斯算子；j为虚数单位。

2.根据权利要求1所述永磁同步电机电流谐波抑制系统，其特征在于，所述改进复矢量PI控制器的中心角频率设置如下：

其中，ν为需要抑制的电流谐波的次数；k为自然数；ω为转子电角速度；当需要抑制6k-1次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率设置为电流角频率的-6k倍；当需要抑制6k+1次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率设置为电流角频率的6k倍，其中，电机的电角速度ω由永磁同步电机矢量控制系统中的位置传感器经过差分运算得到。

3.根据权利要求1或2所述永磁同步电机电流谐波抑制系统，其特征在于，所述改进复矢量PI控制器的中心角频率设置具体为：

当抑制5次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率ω₀设置为-6ω；当抑制7次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率ω₀设置为6ω；当抑制11次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率ω₀设置为-12ω；当抑制13次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率ω₀设置为12ω；其中ω为转子电角速度。

4.根据权利要求1所述永磁同步电机电流谐波抑制系统，其特征在于，所述改进复矢量PI调节器的输出与输入之间的关系模型为：

进一步可表示为：

其中，分别为改进复矢量PI调节器的q轴和d轴电压输出量；Δi_q为q轴电流偏差；

Δi_d为d轴电流偏差。

5.一种采用改进复矢量PI控制器的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一：将改进复矢量PI控制器与q轴电流PI控制器、d轴电流PI控制器相并联；

步骤二：将q轴电流偏差Δi_q和d轴电流偏差Δi_d输入到改进复矢量PI控制器中，经过改进复矢量PI控制器处理获得q轴和d轴电压输出量

步骤三：将所述改进复矢量PI控制器输出的q轴和d轴电压输出量分别与q轴电流PI控制器和d轴电流PI控制器输出的电压量相叠加，获得得到新的q轴和d轴电压指令

步骤四：通过所述q轴和d轴电压指令控制q轴和d轴电流中交流分量以抑制电流谐波，

所述改进复矢量PI控制器的传递函数为：

其中，k_p为比例系数；k_i为积分系数；ω₀为中心角频率；ω_c为截止频率；s为拉普拉斯算子；j为虚数单位。

6.根据权利要求5所述一种采用改进复矢量PI控制器的永磁同步电机电流谐波抑制方法，其特征在于，所述改进复矢量PI控制器的中心角频率设置如下：

其中，ν为需要抑制的电流谐波的次数；k为自然数；ω为转子电角速度；当需要抑制6k-1次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率设置为电流角频率的-6k倍；当需要抑制6k+1次电流谐波时，改进复矢量PI控制器的中心角频率设置为电流角频率的6k倍，其中，电流角频率ω由永磁同步电机矢量控制系统中的位置传感器经过差分运算得到。