[发明专利]一种同步电机谐波电流检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种同步电机谐波电流检测方法及系统，该方法包括如下步骤：(1)基于d,q坐标系定子基波电流参考和反馈之间的控制误差提取总定子电流谐波；(2)利用多同步坐标变换和低通滤波从总定子电流谐波中提取待检测各次谐波。与现有技术相比，首先本发明提取出总定子电流谐波，再利用多同步坐标变换从总定子电流谐波中提取待检测各次谐波，可抑制高幅值的基波分量对谐波电流检测的干扰，其次本发明根据基波电流采样反馈值和参考值，利用基波电流控制误差提取总定子电流谐波，该方法谐波电流提取精度高，响应速度快，实现简便。

技术领域

本发明涉及同步电机控制技术领域，尤其是涉及一种同步电机谐波电流检测方法及系统。

背景技术

永磁同步电动机以其高效率和高功率密度在电动汽车等领域中得到了广泛的应用，作为驱动电机。然而，由于逆变器的死区效应和电机的齿槽效应、饱和效应引起的反电动势谐波，使其定子产生倍基波频率的谐波电流。如果不加以控制，谐波电流会产生额外的损耗和转矩脉动，影响电机效率和转矩输出平稳性。

传统的永磁同步电动机采用矢量控制，在dq旋转坐标系下用PI控制定子电流。由于PI控制器带宽的限制，很难对谐波电流进行有效控制，特别是在永磁同步电动机高速运转状态下谐波电流控制更为困难。因此需要在基波电流控制的基础上并联谐波控制模块。

目前研究中，多参考坐标系法因其原理清晰、灵活性强而被应用于永磁同步电动机谐波电流检测与控制中。如：廖勇等.“用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动”.《中国电机工程学报》.2011,第31卷(第21期),第119-127页。YAN L,LIAO Y,LIN H,etal.2019.Torque ripple suppression of permanent magnet synchronous machines byminimal harmonic current injection.Iet Power Electronics[J],12:1368-1375.任意频率的谐波电流都可以通过相同转速旋转的参考坐标系进行独立检测和控制。传统的基于多参考坐标系谐波电流检测方法先对三相定子电流进行坐标变换，然后通过低通滤波器提取响应频率的定子电流谐波，从而对其进行相应控制。

然而，现有技术在电动汽车用永磁同步电动机和一些基波电流远大于谐波的大功率应用中，由于基波的干扰，使得检测性能下降，输出含有纹波，影响谐波电流的控制效果。降低低通滤波器的截止频率或引入额外的前级滤波器，可抑制直流的干扰，但会减慢谐波电流检测的响应速度，同样降低控制性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种同步电机谐波电流检测方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种同步电机谐波电流检测方法，该方法包括如下步骤：

(1)基于d,q坐标系定子基波电流参考和反馈之间的控制误差提取总定子电流谐波；

(2)利用多同步坐标变换和低通滤波从总定子电流谐波中提取待检测各次谐波。

步骤(1)具体为：

(11)获取d,q坐标系定子基波电流参考值及对应的基波电流反馈值；

(12)根据d,q坐标系定子基波电流参考值和系统电流闭环传递函数估计d,q坐标系定子实际基波电流响应；

(13)将d,q坐标系定子基波电流反馈值与定子实际基波电流响应作差得到总定子电流谐波；

具体地：