兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 231092-.doi: 10.12382/bgxb.2023.1092
收稿日期:
2023-11-10
上线日期:
2024-01-23
通讯作者:
基金资助:
Received:
2023-11-10
Online:
2024-01-23
摘要:
随着高开关频率的碳化硅功率器件在高速永磁同步电机驱动领域的广泛应用,凸显的死区效应导致高速域下5次、7次高频谐波电流含量增加。传统的基于准比例谐振控制器的谐波抑制策略存在较大谐振频率偏差,并随着基波频率的升高而变大,电流谐波抑制效果不理想。针对上述问题,提出一种基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁同步电机的电流谐振抑制策略,通过对不同离散化方法下的准比例谐振控制的频率偏差进行分析,构建零频率偏差的离散变换表达式,并给出控制参数的设定依据,有效地抑制了谐振频率偏差。仿真与实验结果表明,新提出的控制策略可以实现零偏差谐振频率控制,有效地抑制高速永磁同步电机的相电流谐波。
中图分类号:
徐古轩, 赵峰. 基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁电机电流谐波抑制策略[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231092-.
XU Guxuan, ZHAO Feng. Current Harmonic Suppression Strategy of High-speed Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Zero-deviation Quasi-proportional Resonant Control[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(1): 231092-.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
d轴电感/H | 0.000134 | 极对数p | 1 |
q轴电感/H | 0.000134 | 额定转速/(r·min-1) | 90000 |
定子相电阻/Ω | 0.02 | 额定电流/Arms | 65 |
永磁体磁链/Wb | 0.018 | 母线电压/V | 500 |
表1 HSPMSM及控制系统参数
Table 1 Parameters of high-speed HSPMSM and control system
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
d轴电感/H | 0.000134 | 极对数p | 1 |
q轴电感/H | 0.000134 | 额定转速/(r·min-1) | 90000 |
定子相电阻/Ω | 0.02 | 额定电流/Arms | 65 |
永磁体磁链/Wb | 0.018 | 母线电压/V | 500 |
参数 | 无补偿 | Tustin法 | Tustin pre法 |
---|---|---|---|
总谐波含量/% | 9.02 | 6.35 | 4.82 |
5次谐波占比/% | 6.52 | 2.78 | 0.97 |
7次谐波占比/% | 4.48 | 2.13 | 1.02 |
表2 60000r/min下谐波补偿前后相电流FFT分析
Table 2 FFT analysis of phase currents before and after harmonic compensation under steady-state at 60000r/min
参数 | 无补偿 | Tustin法 | Tustin pre法 |
---|---|---|---|
总谐波含量/% | 9.02 | 6.35 | 4.82 |
5次谐波占比/% | 6.52 | 2.78 | 0.97 |
7次谐波占比/% | 4.48 | 2.13 | 1.02 |
电流 | 无补偿 | Tustin | Tustin pre法 |
---|---|---|---|
d轴电流/A | 8.63 | 4.21 | 1.59 |
q轴电流/A | 5.22 | 2.91 | 0.58 |
表3 40000r/min下补偿前后dq轴电流6次谐波幅值对比
Table 3 Comparison of dq-axis 6th harmonic amplitudes before and after compensation under steady-state at 40000r/min
电流 | 无补偿 | Tustin | Tustin pre法 |
---|---|---|---|
d轴电流/A | 8.63 | 4.21 | 1.59 |
q轴电流/A | 5.22 | 2.91 | 0.58 |
参数 | 无补偿 | Tustin | Tustin pre法 |
---|---|---|---|
总谐波含量/% | 10.84 | 5.92 | 4.38 |
5次谐波占比/% | 9.60 | 3.47 | 1.34 |
7次谐波占比/% | 4.34 | 2.56 | 0.53 |
表4 40000r/min下谐波补偿前后相电流FFT分析
Table 4 FFT analysis of phase currents before and after harmonic compensation under steady-state at 40000r/min
参数 | 无补偿 | Tustin | Tustin pre法 |
---|---|---|---|
总谐波含量/% | 10.84 | 5.92 | 4.38 |
5次谐波占比/% | 9.60 | 3.47 | 1.34 |
7次谐波占比/% | 4.34 | 2.56 | 0.53 |
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
张强, 马朝臣. 车用涡轮增压微型燃气轮机辅助电站研究进展[J]. 兵工学报, 2010, 31(11):1519-1524.
|
|
|
[4] |
涂群章, 林加堃, 曾繁琦, 等. 永磁同步电机控制系统带过调制的弱磁控制策略研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(5):953-960.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.025 |
|
|
[5] |
|
[6] |
张前进, 周林, 毛明轩, 等. 逆变器死区建模及其对大型光伏并网系统的影响[J]. 太阳能学报, 2020, 41(9):161-168.
|
|
|
[7] |
焦宁, 刘天琪, 王顺亮, 等. 三相两电平逆变器死区效应谐波分析及其补偿方法研究[J]. 电网技术, 2020, 44(6):2169-2176.
|
|
|
[8] |
陈桂明, 许令亮. 基于非线性扰动补偿的超局部无模型永磁同步电机电流预测控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(4):1129-1140.
doi: 10.12382/bgxb.2022.1059 |
|
|
[9] |
|
[10] |
廖勇, 甄帅, 刘刃, 等. 用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动[J]. 中国电机工程学报, 2011, 31(21):119-127.
|
|
|
[11] |
武永燎, 李红, 宋欣达, 等. 基于改进型重复控制器的永磁同步电机电流谐波抑制方法研究[J]. 电工技术学报, 2019, 34(11):2277-2286.
|
|
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
徐卿瀚, 蒙显辉, 杨苓, 等. 直流微电网储能系统的NF+QPR+LPF双闭环2 次谐波电流抑制方法[J]. 电工技术学报, 2022, 37(20):5188-5200.
|
|
|
[16] |
杨才伟, 王剑, 游小杰, 等 2阶广义积分器锁频环数字实现准确性对比[J]. 电工技术学报, 2019, 34(12):2584-2596.
|
|
|
[17] |
刘亚静, 段超. 全数字自适应滤波器不同离散结构的性能对比分析[J]. 电工技术学报, 2021, 36(20):4339-4349.
|
|
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
陈少先, 丁树业, 申淑锋, 等. 船舶用表贴式永磁同步电机的电磁振动分析与抑制[J]. 电工技术学报, 2023, 38(5):1275-1286,1298.
|
|
|
[21] |
|
[22] |
张海洋, 许海平, 方程, 等. 基于比例积分-准谐振控制器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法[J]. 电工技术学报, 2017, 32(19):41-51.
|
|
|
[23] |
|
[24] |
魏艺涵, 罗响, 朱莉, 等. 基于比例谐振控制器的高凸极率永磁同步电机电流谐波抑制策略研究[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(7):2526-2538.
|
|
|
[25] |
|
[26] |
|
[1] | 魏嘉麟, 王又珑, 温旭辉, 陈晨, 李文善. 航空飞行器用300kW高速永磁同步电机优化设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1363-1373. |
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