[发明专利]一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置及方法

权利要求书

1.一种基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置，其特征在于：包括谐波电流坐标转换模块(1)，谐波电流抑制模块(2)；所述谐波电流坐标转换模块(1)用于将存在于电机本体坐标系下的谐波电流转换到dq电机同步坐标系；所述谐波电流抑制模块(2)采用改进型重复控制器，将其嵌入电流环中，利用重复控制器在特定频率点处的高增益对电流谐波进行抑制，从而提高相电流的正弦度，进而减小电机损耗并提高电机性能；所述的谐波电流抑制模块包括延时模块(3)、FIR滑动平均滤波器(4)、补偿模块(5)；

延时模块(3)是实现周期性干扰抑制的关键模块，延时时间T由转子电角速度ω决定，并且，电流谐波频率为转子电角速度的6δ倍，故此时延时时间为基本周期的六分之一，从而得：

FIR滑动平均滤波器(4)保证系统在重复控制频率点处增益有限但是足够大，从而保证在有效抑制谐波分量的同时还保证控制系统的稳定性，离散时间域中，FIR滑动平均滤波器表示为：

其中，N为滤波器的采样数，x(n)、y(n)分别为滤波器的输入和输出；

在s域里，传递函数为：

其中，T_s为采样周期；

补偿模块(5)保持系统的稳定性，取超前校正环节，用来补偿因嵌入重复控制器所造成的相位滞后，补偿模块的传递函数为：

其中a决定补偿模块所带来相位超前的大小，a取小于1的常数，当a增大时，相位补偿会减小，稳定性会下降，反之同理；ω_f为干扰频率，k为重复控制增益，用来调节重复控制的补偿强度；当k减小时，系统的响应速度降低，稳态误差上升，但是系统的稳定性会得到加强，反之同理；通常k设定为小于或等于1的常数，并且还可以灵活地将k设置为零，从而将改进型重复控制器旁路而不影响整个控制系统；

改进后的重复控制器的传递函数为：

2.根据权利要求1所述的基于改进型重复控制器的电机电流谐波抑制装置，其特征在于：所述的谐波电流坐标转换模块(1)中dq轴谐波电流的计算过程为：

当电机实际运行过程中，定子三相电流中会含有6K±1次谐波分量，K＝1,2,…，如下所示：

其中i_a、i_b、i_c分别为A相、B相、C相相电流；i₁、i₅、i₇、i₁₁、i₁₃分别为基波、5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波电流幅值；θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅分别为基波、5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波电流初始相位角；

经过克拉克变换和Park变换，将定子电流谐波转换到dq同步坐标系中，其中，克拉克变换采用幅值不变的约束条件，如下所示：

Park变换为：

最终得到定子电流谐波变换到dq同步坐标系下为：

由上式可知，在dq同步坐标系下，电机本体坐标系中的6K±1次谐波电流分量变换成6K次电流分量。