[发明专利]一种抑制单相充电二次功率谐波的控制方法及电机控制器

说明书

本发明公开了一种抑制单相充电二次功率谐波的控制方法及电机控制器，属于驱动控制领域，用于控制仅在中性点与正输入端或负输入端之间设置有低压电容的箝位型三电平变换器，当正负输入端之间高压电池连接的充电机单相并网时，方法包括：根据电机转子的d轴位置角将对应相的电机绕组连接至低压电容；根据充电机单相并网时施加在低压电容两端的电压中二次功率谐波的幅值和相位，计算低压电容电压指令值；根据低压电容电压指令值计算其他各相电压指令以控制桥臂中的上、下开关管，从而在低压电容两端产生与二次功率谐波幅值相同且相位相反的谐波信号。低压电容吸收充电功率中的二次谐波分量，实现充电机平滑并网，使电池不受功率谐波的影响。

技术领域

本发明属于驱动控制领域，更具体地，涉及一种抑制单相充电二次功率谐波的控制方法及电机控制器。

背景技术

新能源汽车中包含驱动电机、电机控制器、高压电池、车载充电机以及DC/DC变换器等中大功率的电气装备，它们之间的能量流动方式以及电气架构深刻影响着新能源汽车的效率、成本和功率密度。一般而言，驱动电机、电机控制器、高压电池之间的能量传输与车载充电机、DC/DC变换器的电能变换是彼此独立的，不存在耦合关系。现有技术中，存在利用电机控制器来实现车载充电机的部分功能，从而减少硬件开销。这综合有效地利用新能源汽车中的电气装备，使它们协作共同参与电能变换和能量交互的过程，可有效提升系统的效能并降低成本。

目前的集成解决方案，大多集中在解决如何复用已有的硬件来实现相关的电能变换功能的问题，虽具备一定的高集成性，但实用性和可靠性都差强人意。尤其是车载充电机并网过程中的二次功率谐波，并没有得到相应的抑制，其单相并网给电池带来了极大的负面影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种抑制单相充电二次功率谐波的控制方法及电机控制器，其目的在于利用低压电容吸收充电功率中的二次谐波分量，实现充电机平滑并网，使输入侧电池不受功率谐波的影响。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种抑制单相充电二次功率谐波的控制方法，用于控制箝位型三电平变换器，所述箝位型三电平变换器的中性点与正输入端之间、或者中性点与负输入端之间设置有低压电容，正、负输入端之间连接有高压电池，当所述高压电池连接的充电机单相并网时，方法包括：S1，根据所述箝位型三电平变换器输出侧电机转子的d轴位置角控制所述箝位型三电平变换器各桥臂中点电位对应的中间开关管，以将与所述d轴位置角对应相的电机绕组连接至所述低压电容；S2，根据充电机单相并网时所述高压电池施加在所述低压电容两端的电压中二次功率谐波的幅值和相位，计算在所述低压电容两端产生与所述二次功率谐波幅值相同且相位相反的谐波信号时所需的低压电容电压指令值；S3，根据所述低压电容电压指令值计算其他各相电机绕组的相电压指令，并根据所述相电压指令分别控制所述其他各相电机绕组连接的桥臂中的上开关管和下开关管，以在所述低压电容两端产生所述谐波信号。

更进一步地，所述S1包括：控制所述d轴位置角对应相的电机绕组连接桥臂的中点电位所对应的中间开关管导通，并控制其他各相电机绕组连接桥臂的中点电位所对应的中间开关管关断。

更进一步地，所述电机为三相电机，当所述d轴位置角位于[-30°，30°]或[150°，210°]时，所述对应相的电机绕组为A相电机绕组；当所述d轴位置角位于[90°，150°]或[-90°，-30°]时，所述对应相的电机绕组为B相电机绕组；否则，所述对应相的电机绕组为C相电机绕组。

更进一步地，所述低压电容电压指令值中的幅值为所述低压电容的平均电压指令u_av和二次交变电压指令Δu之和，所述平均电压指令u_av和二次交变电压指令Δu分别为：