[发明专利]一种谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制方法

说明书

本发明公开了一种谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制方法，属于电机控制领域。通过减少共母线开绕组永磁同步电机驱动系统中的电流谐波，抑制由径向电磁力引发的电机振动。该方法通过选取的零矢量产生共模电压，来抵消由非零电压矢量带来的共模电压，将零序电流闭环后动态抑制零序电流，有效地减少相电流三次谐波含量。同时，针对调制策略固有的相电流高频谐波分量，通过空间电压脉宽调制中的开关频率随机化，使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。本发明能有效降低高低频段电流谐波幅值，实现开绕组永磁同步电机全频段的减振控制。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制方法。该方法有利于提高开绕组电机的控制性能与优化其运行品质，适用于直流母线电压值有限制，对振动噪声有要求的开绕组电机应用场合。

背景技术

开绕组永磁同步电机在传统永磁同步电机的基础上将绕组中性点打开，由双逆变器组共同驱动。根据电源端供电情况，其驱动拓扑结构有共直流母线、隔离直流母线与隔离母线飞跨电容。其中，由单电源供电的共直流母线拓扑结构简单，硬件成本低，具有极大的应用前景。于此同时，衡量其高品质运行性能之一的振动噪声问题愈发被重视。

目前针对由电机径向电磁力引起的振动，主要是从本体设计与驱动控制两方面研究。而对于已经生产好的电机，更多的则是利用控制方法进行减振。同时定子绕组相电流谐波丰富了径向电磁力谐波，使得电机振动加剧，因此主流控制方法是通过谐波抑制来减弱电机振动。

共母线开绕组永磁同步电机系统存在零序回路，流过的零序电流使得相电流中含有大量三次谐波。针对零序电流的抑制主要有以下方法：1)通过选取不产生共模电压的空间电压矢量进行调制，从源头上消除零序电流，但此方法母线利用率低，最大调制系数仅为1；2)通过调整插入等效零矢量的作用时间，抵消基本矢量合成时的共模电压，但调制算法需要进行两次扇区判断且动态性能不足；3)通过闭环调节解耦角来抑制零序电流，但并没有很好地兼顾高调制系数和算法简洁性。

空间矢量脉宽调制常用于现代电机控制，但会导致开关频率整数倍处的电流谐波幅值较高，使得电机产生相应的高频振动。随机脉宽调制技术在不增加硬件条件下，能够有效降低此高频谐波幅值。目前，随机脉宽调制实现途径主要有零矢量作用时间随机化、脉冲位置随机化和开关频率随机化。其中随机零矢量和随机开关频率调制实现成本较低且效果较好。但目前的随机脉宽调制对象都是传统永磁同步电机，而关于开绕组永磁同步电机驱动系统电流谐波的分布，以及应用扩频调制后其振动抑制效果都还没有相应研究。

发明内容

本发明结合共母线开绕组永磁同步电机驱动系统的电流谐波特点，提出了一种基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制方法。该发明采用参与调制的电压矢量，使得最大调制系数达到了计算量小且能有效抑制零序电流，有效地降低了电机的低频振动。同时，结合的随机开关频率调制技术，能在不影响低频谐波抑制性能的情况下，显著减小开关频率整数倍处的电流谐波幅值，最终实现了开绕组电机全频段的减振控制。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制方法，包括如下步骤：

步骤1，通过控制器A/D采样获得开绕组永磁同步电机三相电流i_a，i_b，i_c的值，同时通过编码器采集并计算获得电机的电角度θ_e，将三相电流与电角度通过坐标变换得到两相旋转坐标系下的电流i_d、i_q和零序电流i₀；

步骤2，通过编码器获得的电角度计算得到电机转速，作为转速环的负反馈值，n_ref为给定转速，得到的差通过PI控制器输出后作为q轴电流环的输入参考值i_qref；