[发明专利]基于模糊QPR控制和电压补偿的永磁同步电机谐波抑制方法

说明书

本发明提出一种基于模糊QPR控制和电压补偿的永磁同步电机谐波抑制方法，包括以下步骤：首先，对当前电机电角速度与电流i_d、i_q进行模糊化处理；然后，将QPR控制器与电流环PI控制器并联，利用模糊控制对QPR控制器的系数k_p、k_i、w_c进行自适应调节；最后，通过坐标变化和低通滤波器提取两相静止坐标系下的动态补偿电压Δu_α′、Δu_β′，计算得到目标控制电压u_α^*、u_β^*。本发明采用模糊QPR控制器和动态电压补偿方法对电机的谐波电流进行抑制，增强了控制系统的稳定性与抗扰动能力，提高动态响应速度，以达到抑制电流谐波、减轻电机输出转矩脉动的目的。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于模糊QPR控制和电压补偿的永磁同步电机谐波抑制方法。

背景技术

随着新能源汽车的发展，永磁同步电机凭借其高效率、高功率密度、较宽的调速范围等优点，在新能源汽车驱动电机领域受到广泛关注。永磁同步电机由于电机本体的设计偏差以及逆变器的非线性特性导致绕组电流中含有不同频次谐波，从而导致了电机转矩波动现象，过大的转矩波动将会引起车辆传动系统的振动和噪声，影响行驶安全性与平顺性。

目前针对电机谐波电流抑制的研究工作，主要包括两个方面：一是优化电机本体结构；二是谐波电流抑制控制算法。其中，针对谐波电流抑制控制算法主要包括：谐波电压补偿、比例谐振控制、复矢量PI控制和重复控制等。如中国专利公布号CN109831143A，公布日2019-05-31，通过提取定子磁链的观测值计算谐波补偿电压；中国专利公布号CN112039386A，公布日2020-12-04，采用模糊准比例谐振控制器对电机的转矩脉动进行抑制；中国专利公布号CN108988725A，公布日2018-07-31，采用改进的复矢量PI控制器控制dq轴电流分量以抑制电流谐波。

谐波电流抑制控制算法中控制器参数的选取将影响到系统的响应速度与稳定性，仅采用一种控制方法也难以保证控制系统的稳定性与抗扰动能力，采用多种控制方法复合控制可以有效提升电机控制系统性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模糊QPR控制和电压补偿的永磁同步电机谐波抑制方法，提高了控制系统抵抗电机参数扰动与外界干扰的能力，提升控制系统稳定性；同时，采用动态电压补偿结合模糊QPR控制器的方式，可以有效提高控制系统响应速度。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于模糊QPR控制和电压补偿的永磁同步电机谐波抑制方法，具体包括下述步骤：

步骤1、将检测到的三相电流i_a、i_b、i_c经过Clark变换和Park变化得到两相旋转坐标系下的电流分量i_d、i_q，由当前电机目标转矩查表得到目标电流i_d^*、i_q^*，以目标电流和实际电流差值与变化率当前电机电角速度ω_e作为模糊控制器的输入，模糊控制器的输出为QPR控制器的比例系数k_p、谐振系数k_i、带宽系数ω_c；

步骤2、将QPR控制器与电流环PI控制器并联，PI控制器的输出u_d′、u_q′与QPR控制器的输出Δu_d′、Δu_q′相加作为两相旋转坐标系下目标电压u_d^*、u_q^*，其中，QPR控制器的传递函数为：

其中，ω₀为谐振频率，s为拉普拉斯算子；