[发明专利]一种新能源汽车用永磁同步电机的电流谐波优化方法

说明书

本发明公开了一种新能源汽车用永磁同步电机的电流谐波优化方法，其中控制方法包括：获取永磁同步电机的三相电流，提取定子高次谐波电流；根据得到的定子高次谐波电流构建谐波电流调节器；对谐波电流调节器输出的谐波电压进行变换；将谐波电压信号与基波电压进行叠加，送入SVPWM三相调制参考电压中；该方法能解决现有技术中谐波电流抑制效果差、运算量大的问题。

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种新能源汽车用永磁同步电机的电流谐波优化方法。

背景技术

永磁同步电机由于具有功率密度高、转动惯量低、效率高等优点而被更多地应用于高性能运动控制的应用场合，如航空航天、精密机床、机器人直接驱动以及近来发展非常迅速的电动汽车领域等。

高次谐波电流分量会导致转矩脉动，引起整个系统的可靠性、稳定性和效率大大降低。同时，会导致永磁同步电机的定子绕组和铁芯中产生附加的铜耗和铁耗，引起电机温度升高。此外，高次谐波电流还会增大电机噪声。对于抑制谐波电流，国内外专家学者做了大量的研究工作，并提出了各种方法。比如，重复控制可以对电机电流频率的整数倍电流谐波进行抑制，从而改善转矩脉动。然而，传统的重复控制算法复杂，且需占用大量的存储空间。有专家学者又相继提出了一些改进的重复控制算法，在特定频率上采用了傅里叶分析和信号重构的方法，能大大简化算法，同时避免了使用多余的存储空间。但是这些方法在系统稳定性方面不够，且没有考虑电机高速运行情况下开关频率对重复控制的影响，当电机运行速度提高时，其谐波抑制效果有限。

本发明提供了一种新能源汽车用永磁同步电机的电流谐波优化方法中，对谐波电流调节器中的PI调节器根据转速进行积分抗饱和，降低控制算法运算难度，也提升了谐波抑制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种新能源汽车用永磁同步电机的电流谐波优化方法，采用谐波电流调节转化后的谐波电压和基波电压叠加，并对PI调节器进行积分抗饱和的方法，以解决现有技术中谐波电流抑制效果差、运算量大的问题。

本发明提供了一种新能源汽车用永磁同步电机的电流谐波优化方法，包括如下步骤：

步骤1：获取永磁同步电机的三相电流，提取定子高次谐波电流；

步骤2：根据得到的定子高次谐波电流构建谐波电流调节器；

步骤3：对谐波电流调节器输出的谐波电压进行变换；

步骤4：将谐波电压信号与基波电压进行叠加，送入SVPWM三相调制参考电压中。

可选的，所述步骤1中提取定子高次谐波电流的具体确定方法为：

将三相电流i_abc通过坐标变换，分别变换到5次、7次dq坐标系下，再通过低通滤波实现对5次、7次谐波电流的提取，分别得到谐波在dq坐标系下的电流幅值。

可选的，所述将三相电流i_abc通过坐标变换，分别变换到5次、7次dq坐标系下的具体计算方法为：

其中：i_5th-dq0为变换到5次dq坐标系下的电流，i_7th-dq0为变换到7次dq坐标系下的电流，为基波dq坐标系到5次谐波dq坐标系变换矩阵，为基波dq坐标系到7次谐波dq坐标系变换矩阵，P为Park变换的变换矩阵，i_abc为三相电流，θ为dq坐标系中d轴与三相静止坐标系中a轴的相对角度。

可选的，所述通过低通滤波实现对5次、7次谐波电流提取的具体计算方法为：

i_5th-d＝K_ai_5th-d^*×(1-K_a)i_5th-d′