[发明专利]一种三相逆变器的谐波电流注入装置及方法

说明书

本发明公开了一种三相逆变器的谐波电流注入装置和方法，属于交流电机与驱动控制领域，装置包括转子位置传感器、电流分配器、静止/旋转坐标变换模块、d、q轴电流调节器、旋转/静止坐标变换模块和脉宽调制模块。通过d、q轴电流调节器分别对d、q轴电流给定值无差跟踪，通过脉宽调制模块对α、β轴给定电压进行空间矢量脉宽调制，输出PWM信号控制三相逆变器的输出电压。通过在电机的每相绕组中注入两个频率不同的正弦交流电流，实现电机的稳定运行。本发明对基波电流和谐波电流同时进行无差控制，实现电流谐波注入式游标磁阻电机的高性能调速运行，解决现有的装置和方法只能对其中的基波电流进行无差控制，无法对谐波电流无差控制的技术问题。

技术领域

本发明属于交流电机与驱动控制领域，更具体地，涉及一种三相逆变器的谐波电流注入装置及方法。

背景技术

电流谐波注入式游标磁阻电机通过三相逆变器，在电机的每相绕组中注入两个频率不同的正弦交流电流，其中，一正弦电流分量产生的旋转磁势与气隙磁导作用产生调制磁场，再与另一个正弦电流分量产生的旋转磁势相互作用，产生转矩，实现机电能量转换。其电流利用率相比直流注入型游标磁阻电机提高11％；此外，该电机系统控制器部分的复杂程度显著减小，成本也大幅降低，可以使用三相逆变器驱动该电机运行。

然而，现有的控制装置和方法只能对其中的基波电流进行无差控制，无法对谐波电流的无差控制，使得电机不能输出最大电磁转矩，电机的工作效率也会有所降低。因此，有必要研究使用三相逆变器实现谐波电流注入的控制装置和控制方法，对基波电流和谐波电流同时进行无差控制，实现电流谐波注入式游标磁阻电机的高性能调速运行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三相逆变器的谐波电流注入装置及方法，其目的在于对基波电流和谐波电流同时进行无差控制，实现电流谐波注入式游标磁阻电机的高性能调速运行，由此解决现有的控制装置和方法只能对其中的基波电流进行无差控制，无法对谐波电流的无差控制的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种三相逆变器的谐波电流注入装置，包括：

转子位置传感器，用于获取电机转子位置信号θ_r；

电流分配器，用于根据d1轴电流给定值i_d1*、q1轴电流给定值i_q1*、d2轴电流给定值i_d2*、q2轴电流给定值i_q2*、dq1旋转坐标系的初始相角α₁*、dq2旋转坐标系的初始相角α₂*、以及电机转子位置信号θ_r，计算得到d轴电流给定值i_d*，以及q轴电流给定值i_q*；

静止/旋转坐标变换模块，用于接收电机转子位置信号θ_r，以及电流谐波注入式游标磁阻电机三相绕组A、B、C相电流信号i_a、i_b、i_c，将其转换得到d轴电流反馈值i_d、q轴电流反馈值i_q；

d轴电流调节器，其第一输入端与所述电流分配器的第一输出端连接，第二输入端与所述静止/旋转坐标变换模块的第一输出端连接，用于计算所述d轴电流给定值i_d*与d轴电流反馈值i_d的差值，并根据该差值，输出d轴电压给定值u_d*；

q轴电流调节器，其第一输入端与所述电流分配器的第二输出端连接，第二输入端与所述静止/旋转坐标变换模块的第二输出端连接，用于计算q轴电流给定值i_q*与q轴电流反馈值i_q的差值，并根据该差值，输出q轴电压给定值u_q*；