CN105337283B - 降低电机的振动和噪音的方法、装置、控制器及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种降低电机的振动和噪音的方法、装置、控制器及系统。该方法包括：获取电机的当前运行参数；根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，确定该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中，以降低所述电机的振动和噪音。由于预先已经设置运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，因此，电机运行过程中，只需要获得电机的当前运行参数，然后根据该对应关系获得该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角，直接将当前运行参数对应的谐波电流注入到电机中即可，该方法实施起来简单可行，而且响应速度快，没有延迟，实时性较好。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种降低电机谐波的方法、装置、控制器和系统。
背景技术
随着风力发电规模的不断扩大，风力发电机振动或噪音问题对发电机本身的使用寿命或对环境的影响已经越来越显著。参见图1，该图为现有技术中的风力发电系统示意图。
可以理解的是，图1所示的发电系统示意图可以双向工作，即送电方向可以从左向右，又可以从右向左。
当送电方向为从左向右时，电网100输出的交流电经过变压器200，网侧逆变器300(此时作为整流器使用)、发电机侧逆变器400、永磁同步发电机500。其中，永磁同步发电机500作为电动机，拖动负载(可以为叶轮600，也可以为其他设备)。
当送电方向为从右向左时，叶轮600带动永磁同步发电机500发电，发电机侧逆变器400(此时作为整流器使用)将永磁同步发电机500输出的交流电整流为直流，网侧逆变器300将直流逆变为交流，再经过变压器200馈送到电网100。
如图1所示，电机侧逆变器400输出电压来控制永磁同步发电机500。
永磁同步发电机500为了产生恒定的电磁转矩，要求感应电动势和发电机相电流均为理想正弦波，但是由于永磁励磁磁场及定子绕组的空间分布不是完全正弦的，因此永磁同步发电机500中感应电动势及发电机相电流会发生畸变，发电机侧逆变器400馈入永磁同步发电机500的定子电流经过PWM调制接近正弦波，但是仍含有高次谐波，此高次谐波会引起电机的纹波转矩，此纹波转矩将引起电机的振动，此振动会引起电机基频的倍数频率的噪音。
因此，业界亟需一种通过降低电机谐波，从而降低纹波转矩，降低电机的振动和噪音的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过谐波注入降低电机的振动和噪音的方法、装置、控制器和系统，以能够降低电机的谐波，从而降低纹波转矩，降低电机的振动和噪音，提高电机的使用寿命和减小风力发电机组运行过程对周围环境的影响。
为达上述目的，提供一种降低电机的振动和噪音的方法，包括：
获取电机的当前运行参数；
根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，确定该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；
将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中，以降低所述电机的振动和噪音。
为达上述目的，还提供一种降低电机的振动和噪音的装置，包括：
运行参数获取模块，用于获取电机的当前运行参数；
确定模块，与所述获取模块连接，用于根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，确定该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；
处理模块，与所述确定模块连接，用于将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中，以降低所述电机的振动和噪音。
为达上述目的，又提供一种用于控制电机的逆变器控制器，其包括上述的降低电机的振动和噪音的装置。
为达上述目的，又提供一种降低电机的振动和噪音的系统，其包括：电机、逆变器、以及上述的逆变器控制器；所述逆变器控制器与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电机连接。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
上述技术方案通过获取电机的当前运行参数，从将预先已经设置运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，因此，电机运行过程中，只需要获得电机的当前运行参数，然后根据该对应关系获得该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角，直接将当前运行参数对应的谐波电流注入到电机中即可，该方法实施起来简单可行，而且响应速度快，没有延迟，实时性较好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的风力发电系统示意图；
图2是本发明提供的降低电机的振动和噪音的方法实施例一流程图；
图3是本发明提供的降低电机的振动和噪音的方法实施例二流程图；
图4是本发明提供的获取需要注入的谐波电流的相位角的方法流程图；
图5是本发明提供的获取需要注入的谐波电流的幅值的方法流程图；
图6是本发明提供的降低电机的振动和噪音的控制装置实施例一的结构框图；
图7是本发明提供的降低电机的振动和噪音的装置实施例二的结构框图；
图8是本发明提供的降低电机的振动和噪音的装置实施例三的结构框图；
图9是本发明提供的降低电机的振动和噪音的系统实施例一的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明提供的方法，下面先介绍一些基本概念。
一般在风力发电领域，永磁同步发电机的绕组连接方式为Y连接，即星形连接。Y连接的永磁同步发电机中，定子相电流中不含有3和3的倍数次的谐波，即相电流中含有5、7、11、13等奇数次谐波，同理对应的感应电动势中含有5、7、11、13等奇数次谐波，由于7次以后的谐波衰减较快，因此，本发明中主要讨论5次和7次谐波。
假设5次和7次电流谐波与5次和7次感应电动势谐波同相位，由理论可以推导出5次和7次谐波电流叠加后产生了6次的纹波转矩，6次纹波转矩会引起电机的振动，该振动会产生6倍于基频的噪音。这种噪音的频率较高，在有些场合是禁止的。
另外继续参见图1，本发明主要讨论的方法应用于对发电机侧逆变器400的控制，不考虑对于网侧逆变器300的控制。
可以理解的是，逆变器工作时，需要控制逆变器中的开关器件导通或断开，从而使逆变器输出需要的电压或电流。控制开关器件的驱动信号为PWM信号，一般由逆变器控制器输出。
本发明的实施例提供的方法的基本原理是，为了降低5次和7次谐波对于永磁同步发电机的影响，在给逆变器的PWM信号中注入幅值相同，相差180度的谐波电流来抵消电机中5次和7次谐波电流的影响。这样可以消除或减弱5次和7次谐波电流引起的6次纹波转矩，从而降低永磁同步发电机的振动和噪音。同时，本发明提供的谐波电流注入方法属于开环控制，不属于闭环控制。相较于需要实时检测电机当前谐波电流并根据检测结果进行闭环控制的方法而言，本发明提供的开环控制方法无需实时检测永磁同步发电机的谐波电流，而是直接注入预先已经计算出的谐波的幅值和相位。
下面结合附图来详细介绍本发明的工作原理。需要说明的是，本发明提供的方法，不仅适用于风力发电领域，而且适用于拖动同步电动机的场合。
方法实施例一：
参见图2，图2为本发明提供的降低电机的振动和和噪音的方法实施例一流程图。该方法的执行主体是可独立运行的降低电机的振动和和噪音的装置，或者集成有该装置的逆变器控制器。该降低电机的振动和噪音的方法，包括以下步骤：
S201：获取电机的当前运行参数；
具体地，电机的当前运行参数可为以下参数中的一种：功率、转矩、电压、感应电动势和转速，但不局限于这几种。可以获取电机的功率，也可以获取/检测电机的转矩，也可以获取/检测电机的转速，获取/检测这三种运行参数中的一种即可，但是不限于这几种电机参数。
可选地，电机从空载到额定负载对应的运行参数可预先分为N段，N为预设的大于1的整数。
S202：根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系(如可以预先设置一个存有该对应关系的查找表，以下内容以查找表为例进行解释说明，可以理解的是，该对应关系不一定要以查找表的形式存在)，查找获得该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；
具体地，查找表通过试验预先生成，该查找表保存有电机的每段运行参数需要注入的谐波电流的幅值和相位角；该谐波电流的幅值和相位角包括以下两种中的至少一种：5次谐波电流的幅值和相位角、7次谐波电流的幅值和相位角。
需要说明的是，需要注入的谐波电流可以仅注入5次谐波电流，也可以仅注入7次谐波电流，也可以既注入5次谐波电流又注入7次谐波电流。由于7次以上的谐波衰减很快，因此本发明中不讨论。
可以理解的是，查找表中保存运行参数与需要注入的谐波电流的对应关系。较佳地，还可进一步将运行参数分为多段，每段运行参数对应需要注入的谐波电流，每段运行参数下需要注入的谐波电流预先通过试验已经获得，两者的对应关系以表格的形式存储在查找表中。电机实际工作时，直接获取电机的当前运行参数，判断当前运行参数所处的参数段，然后查找该参数段对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位角。
例如，如果查找表中是将功率进行的分段，则获取电机的当前运行参数时就获取电机的当前功率。可以将电机的功率分为N段，例如：N为10，即分为10个功率段，每个功率段对应一个需要注入的谐波电流。需要说明的是注入的谐波电流为矢量，包括幅值和相位角。
S203：将查找获得的幅值和相位角对应的谐波电流注入到电机中。
本发明的实施例提供的降低电机的振动和噪音的方法，获取电机的当前运行参数，从查找表中查找当前运行参数对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，将查找到的幅值和相位角对应的谐波电流注入到电机中。查找表中的谐波电流是预先通过试验获得的，注入电机的谐波电流可以抵消电机中固有的谐波电流，从而降低或消除电机的振动和噪音。由于预先已经通过试验获得查找表，因此，电机运行过程中，只需要获得电机的当前运行参数，然后查表获得对应需要注入的谐波电流，直接注入到电机中即可，该方法实施起来简单可行，而且响应速度快，没有延迟，实时性较好。
方法实施例二：
参见图3，图3为本发明的实施例提供的获取需要注入的谐波电流的相位角的方法实施例二流程图。
下面介绍本发明通过试验获得查找表的具体方法。为了描述方便，下面以运行参数为功率为例来介绍，可以理解的是，当运行参数为其他参数(例如转矩、转速、电压或感应电动势)时，工作原理和步骤与运行参数为功率时相同。
查找表通过试验预先生成，其中，5次谐波电流和7次谐波电流对应的查找表的生成方式相同，且电机的各段运行参数需要注入的谐波电流对应的查找表的生成方式也相同。
本发明的实施例获得每个功率段需要注入的谐波电流的相位角和幅值的步骤是，先将该功率段的谐波电流的幅值固定为谐波电流幅值预设值，找相位角。找到相位角之后，固定相位角，找该功率段的幅值。
下面先介绍固定谐波电流为谐波电流幅值预设值，找该功率段对应的需要注入的谐波电流的相位角的方法，具体参见流程图3。可以理解的是，功率段可以根据实际需要来分段，分的段数越多，则获得的结果越精确。例如可以将电机的整个功率分为10段，甚至更多段，具体段数不做具体限定。
S301：固定谐波电流的幅值为谐波电流幅值预设值，将谐波电流的相位角在0～360度范围内均分为M个区间(每个区间的相位角用θi来表示，分别是θ1......θM)；M为预设的大于1的整数。例如M可以为36，即每个区间梯度为10度，这样从0度开始，逐渐增加相位角。
需要说明的是，谐波电流幅值预设值可以根据经验值来设定，也可以通过比例来设置。例如当通过比例来设置时，可以参考如下的设置区间：5次谐波电流幅值预设值区间为：0.5％×基波电流额定值～2.5％×基波电流额定值。7次谐波电流幅值预设值区间为：0.3％×基波电流额定值～2％×基波电流额定值。
S302：依次将每个区间的相位角与谐波电流幅值预设值确定的谐波电流注入电机中，检测每个区间的相位角对应的电机的噪音值或振动值，噪音值由设置在电机上的噪音传感器获得，振动值由设置在电机上的振动传感器获得。
具体地，每增加一个区间梯度的相位角，测量一次噪音或振动，并记录噪音值或振动值。需要说明的是，电机上设有噪音传感器或振动传感器。噪音值和振动值，测量其中一个参数即可。为了描述方便，以电机上设有振动传感器为例，振动值用Zi来表示。则θ1对应的振动值为Z1，θ2对应的振动值为Z2，θM对应的振动值为ZM。
S303：将噪音值或振动值的最小值对应的相位角作为该段运行参数需要注入的谐波电流的相位角。
具体地，本步骤获取Z1到ZM中的最小值，用Zmin来表示，则Zmin对应的相位角为该功率段需要注入的谐波电流的相位角。
方法实施例三：
参见图4，图4为本发明提供的获取需要注入的谐波电流的幅值的方法流程图。
下面介绍固定谐波电流的相位角为方法实施例二中已经找到的相位角，即该功率段需要注入的谐波电流的相位角，获得需要注入的谐波电流的幅值的方法。下面介绍的方法仅是以一个功率段为例进行介绍，其他功率段对应的谐波电流的幅值的获取方法相同。
S401：将谐波电流的相位角固定为该段运行参数需要注入的谐波电流的相位角，将谐波电流的幅值在0到谐波电流幅值预设值范围内均分为K个区间；K为预设的大于1的整数；
例如，谐波电流幅值预设值用Ismax表示，则将0-Ismax范围内的谐波电流幅值均分为K个区间，则对应的谐波电流的幅值分别用Is1，Is2，……IsK表示。
S402：依次将每个区间的幅值与该段运行参数需要注入的谐波电流的相位角确定的谐波电流注入电机中，检测每个区间的幅值对应的电机的噪音或振动值；
具体地，将Is1和该功率段已经确定的相位角对应的谐波电流注入电机中，检测电机的噪音值或振动值，以振动值为例，Is1对应的振动值用Z11表示，以此类推，Is2对应的振动值用Z12表示，IsK对应的振动值用Z1K表示，共获得K个振动值。
S403：噪音值或振动值的最小值对应的幅值作为该段运行参数需要注入的谐波电流的幅值。
具体地，获取Z11到Z1K中的最小值，用Z1min表示，则Z1min对应的幅值为该功率段需要注入的谐波电流的幅值。即对应的幅值。
综上，经过图3和图4对应的实施例，获得了一个功率段对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，同理可以获得所有功率段的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，将功率段与对应的谐波电流的幅值和相位角制作为查找表，这样在使用时，只要检测电机当前运行功率，判断当前运行功率位于的段，即可找到对应需要注入的谐波电流注入电机中，便可以减弱或消除电机中的谐波电流，从而减小或消除电机由于谐波电流干扰引起的振动或噪音。
本发明以上实施例提供的方法，预先经过试验获得需要注入的谐波电流的幅值和相位角，在电机实际运行过程中，只需要检测电机的当前运行参数，通过查表注入对应的谐波电流即可。注入谐波电流以后，可以提高电机的运行稳定性，提高电机的使用寿命。
方法实施例四：
参见图5，图5为本发明提供的降低电机的振动和噪音的方法实施例二流程图。
本实施例中的S501-S502与实施例一中的S201-S202分别相同，在此不再赘述。步骤S503-S507是对步骤S203的一种优选地详细实施方式。
S503：由谐波电流的幅值和相位角获得谐波dq坐标系下谐波电流的谐波dq轴分量；
S504：由谐波电流的谐波dq轴分量通过谐波电压稳态方程获得谐波dq坐标系下的谐波电压分量；需要说明的是，谐波电压稳态方程是现有技术。
S505：由谐波dq坐标系下的谐波电压分量通过谐波dq坐标系到abc三相静止坐标系的坐标变换公式得到abc三相静止坐标系下的谐波电压给定值；
S506：将谐波电压给定值与abc三相静止坐标系下的基波三相电压给定值进行叠加作为电机的电压给定值；
现有技术中首先确定电机的给定转矩，由给定转矩确定基波三相给定电压值。即，现有技术中给电机的仅是基波三相电压给定值。而本发明中为了抵消电机中的谐波电流，除了给定基波三相电压给定值以外，还叠加需要注入的谐波电压给定值。即将需要注入的谐波电流经过坐标转换之后得到谐波电压给定值，谐波电压给定值与基波三相电压给定值叠加后作为最终给定电机的电压给定值。另外，基波三相电压给定值是由给定转矩转换得到的，这属于现有技术，在此不再赘述。
S507：叠加后的电压给定值需要经过SVPWM变换，变为PWM信号后输出给逆变器，逆变器输出电机需要的电压。
可以理解的是，对于电机的控制是通过对逆变器的控制来实现的。通过PWM信号驱动逆变器中的开关器件的导通和关断，从而使逆变器输出电机需要的电压。可以理解的是，由电机的电压给定值获得PWM信号属于现有技术，在此不再赘述。
基于以上实施例提供的一种降低电机谐波的方法，本发明的实施例还提供了一种降低电机的振动和噪音的装置，下面结合附图对其工作原理进行详细的阐述。
装置实施例一：
参见图6，该图为本发明提供的装置实施例一示意图。本实施例提供的降低电机的振动和噪音的装置，包括：获取模块601、确定模块确定模块602和处理模块处理模块603。
获取模块601，用于检测电机的当前运行参数；
需要说明的是，当前运行参数为以下参数中的一种：功率、转矩、转速、电压和感应电动势，但不局限于这几种。例如，可以检测电机的功率，也可以检测电机的转矩，也可以检测电机的转速，检测这几种运行参数中的一种即可。查找表中的运行参数与检测的运行参数保持一致即可。
可选地，电机从空载到额定负载对应的运行参数预先分为N段，N为预设的大于1的整数。
确定模块602，与获取模块601连接，用于根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，确定该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；谐波电流的幅值和相位角包括以下两种中的至少一种：5次谐波电流的幅值和相位角、7次谐波电流的幅值和相位角；
需要说明的是，需要注入的谐波电流可以仅注入5次谐波电流，也可以仅注入7次谐波电流，也可以即注入5次谐波电流又注入7次谐波电流。由于7次以上的谐波衰减很快，因此本发明中不讨论。
可以理解的是，查找表中保存运行参数与需要注入的谐波电流的对应关系。即将运行参数分为多段，每段运行参数对应需要注入的谐波电流，运行参数与需要注入的谐波电流预先通过试验已经获得，两者的对应关系以表格的形式存储在查找表中。电机实际工作时，直接检测电机的当前运行参数，判断当前运行参数所处的参数段，然后查找该参数段对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位。
例如，查找表中是将功率进行的分段，则检测电机的当前运行参数时就检测电机的当前功率。可以将电机的功率分为N段，例如，N为10，即分为10个功率段，每个功率段对应一个需要注入的谐波电流。需要说明的是，注入的谐波电流可以用矢量表达，即由幅值和相位角唯一确定一个谐波电流矢量。
处理模块603，用于与确定模块602连接，用于将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中，以降低所述电机的振动和噪音。
本发明提供的降低电机的振动和噪音的装置，检测电机的当前运行参数，从查找表中查找当前运行参数对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，将查找到的幅值和相位角对应的谐波电流注入到电机中。查找表中的谐波电流是预先通过试验获得的。注入电机的谐波电流可以抵消电机中的谐波电流，从而降低或消除电机的振动和噪音。由于预先已经通过试验获得查找表，因此，电机运行过程中，只需要获得电机的当前运行参数，然后查表获得对应需要注入的谐波电流，直接注入到电机中即可，该装置工作时响应速度快，没有延迟，实时性较好。
装置实施例二：
参见图7，图7为本发明提供的降低电机谐波的装置实施例二示意图。
本实施例提供的装置，还包括：相位角生成模块701a，与确定模块602连接，用于将具有预设幅值和相位角变量的谐波电流注入所述电机中，记录相应的电机噪音值和/或振动值；将记录的电机噪音值和/或振动值中的最小值对应的相位角变量作为该段运行参数对应的谐波电流的相位角；其中，所述相位角变量在0～360度范围内取值。
为了描述方便，下面以运行参数为功率为例来介绍，可以理解的是，当运行参数为其他参数(例如转矩、转速、电压或感应电动势)时，工作原理和步骤与运行参数为功率时相同。
查找表通过试验预先生成，其中，5次谐波电流和7次谐波电流对应的查找表的生成方式相同，且电机的各段运行参数需要注入的谐波电流对应的查找表的生成方式也相同。
下面先介绍固定谐波电流为谐波电流幅值预设值，查找该功率段对应的需要注入的谐波电流的相位角的方法，具体参见流程图3。可以理解的是，功率段可以根据实际需要来分段，分的段数越多，则获得的结果越精确。例如可以将电机的整个功率分为10段，甚至更多段，具体段数本发明中不做具体限定。
需要说明的是，谐波电流幅值预设值可以根据经验值来设定，也可以通过比例来设置。例如当通过比例来设置时，可以参考如下的设置区间：5次谐波电流幅值预设值区间为：0.5％×基波电流额定值～2.5％×基波电流额定值。7次谐波电流幅值预设值区间为：0.3％×基波电流额定值～2％×基波电流额定值。
例如M可以为36，即每个区间梯度为10度，这样从0度开始，逐渐增加相位角。
每增加一个区间梯度的相位角，测量一次噪音或振动，并记录噪音或振动值。需要说明的是，电机上设有噪音传感器或振动传感器。噪音和振动，测量其中一个参数即可。为了描述方便，以电机上设有振动传感器为例，振动值用Zi来表示。则θ1对应的振动值为Z1，θ2对应的振动值为Z2，θM对应的振动值为ZM。
获取Z1到ZM中的最小值，用Zmin来表示，则Zmin对应的相位角为该功率段需要注入的谐波电流的相位角。
进一步地，降低电机的振动和噪音的装置还可以包括：幅值生成模块701b，与确定模块602连接，用于将具有固定相位角和幅度变量的谐波电流注入电机中，记录相应的电机噪音值和/或振动值；所述固定相位角为该段运行参数对应的谐波电流的相位角；将记录的电机噪音值和/或振动值中的最小值对应的幅度变量作为该段运行参数对应的谐波电流的幅度，其中，所述幅度变量在0到预设最大幅度值的范围内取值。
例如，谐波电流幅值预设值用Ismax表示，则将0-Ismax范围内的谐波电流幅值均分为K个区间，则对应的谐波电流的幅值分别用Is1，Is2，……IsK表示。
将Is1和该功率段已经确定的相位角确定的谐波电流注入电机中，检测电机的噪音或振动值，以振动值为例，Is1对应的振动值用Z11表示，以此类推，Is2对应的振动值用Z12表示，IsK对应的振动值用Z1K表示，共获得K个振动值。
获取Z11到Z1K中的最小是，用Z1min表示，则Z1min对应的幅值为该功率段需要注入的谐波电流的幅值。
获得了一个功率段对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，同理可以获得所有功率段的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，将功率段与对应的谐波电流的幅值和相位角制作为查找表，这样在使用时，只要检测电机当前运行功率，判断当前运行功率位于的功率段，即可找到对应需要注入的谐波电流注入电机中，便可以减弱或消除电机中的谐波电流，从而减小或消除电机由于谐波电流干扰引起的振动或噪音。
本发明以上实施例提供的装置，预先经过试验获得需要注入的谐波电流的幅值和相位角，在电机实际运行过程中，不需要在电机上安装振动传感器或噪音传感器，只需要检测当前运行参数，通过查表注入对应的谐波电流即可。注入谐波电流以后，可以提高电机的运行稳定性，提高电机的使用寿命。
装置实施例三：
参见图8，该图为本发明提供的降低电机谐波的装置实施例三示意图。
本实施例提供的装置，处理模块603可包括：谐波电流分量获取子模块603a、谐波电压分量获取子模块603b、坐标转换子模块603c、合成子模块603d以及变换输出子模块(图中未示出)。
谐波电流分量获取子模块603a，用于由谐波电流的幅值和相位角获得dq坐标系下谐波电流的dq轴分量；
谐波电压分量获取子模块603b，用于由谐波电流的dq轴分量通过谐波电压稳态方程获得dq坐标系下的谐波电压分量；
坐标转换子模块603c，用于由dq坐标系下的谐波电压分量通过dq坐标系到abc坐标系的坐标变换公式得到三相静止坐标系下的谐波电压给定值；
合成子模块603d，用于将谐波电压给定值与三相静止坐标系下的基波三相电压给定值进行叠加作为电机的电压给定值；
变换输出子模块，用于将所述电压给定值变换为PWM信号后输出给电机的逆变器。
需要说明的是，现有技术中首先确定电机的给定转矩，由给定转矩确定基波三相给定电压值。
即，现有技术中给电机的仅是基波三相电压给定值。而本发明中为了抵消电机中的谐波电流，除了给定基波三相电压给定值以外，还叠加需要注入的谐波电压给定值。即将需要注入的谐波电流经过坐标转换之后得到谐波电压给定值，谐波电压给定值与基波三相电压给定值叠加后作为最终给定电机的电压给定值。
需要说明的是，本发明叠加后的电压给定值需要经过SVPWM模块的变换，变为为PWM信号后输出给逆变器，逆变器输出电机需要的电压。可以理解的是，对于电机的控制是通过对逆变器的控制来实现的。通过PWM信号驱动逆变器中的开关器件的导通和关断，从而使逆变器输出电机需要的电压。
另外，基波三相电压给定值是由给定转矩转换得到的，这属于现有技术，在此不再赘述。
可以理解的是，由电机的电压给定值获得PWM信号属于现有技术，在此不再赘述。
另外，本发明的实施例还提供一种用于控制电机的逆变器控制器，其包括前述的任意一种降低电机的振动和噪音的装置，例如图6-图8中的任意一种装置，或者图7与图8组合而成的装置。
该逆变器控制器获取电机的当前运行参数，从查找表中查找当前运行参数对应的需要注入的谐波电流的幅值和相位角，将查找到的幅值和相位角对应的谐波电流注入到电机中。查找表中的谐波电流是预先通过试验获得的。注入电机的谐波电流可以抵消电机中的谐波电流，从而降低或消除电机的振动和噪音。由于预先已经通过试验获得查找表，因此，电机运行过程中，只需要获得电机的当前运行参数，然后查表获得对应需要注入的谐波电流，直接注入到电机中即可，该方法实施起来简单可行，而且响应速度快，没有延迟，实时性较好。
基于以上实施例提供的一种降低电机的振动和噪音的方法及装置，本发明实施例还提供了一种降低电机的振动和噪音的系统，下面结合附图进行详细的阐述。
系统实施例一：
参见图9，图9为本发明提供的系统实施例一示意图。本实施例提供的降低电机的振动和噪音的系统，包括：电机901、逆变器902、上述逆变器控制器903(包括图6-图8中的任一种降低电机的振动和噪音的装置)；该逆变器控制器903与逆变器902连接，逆变器902与电机901连接。
本发明以上实施例提供的控制系统，预先经过试验获得需要注入的谐波电流的幅值和相位角，制作查找表，将查找表存储在存储器中，在电机实际运行过程中，不需要在电机上安装振动传感器或噪音传感器，逆变器控制器只需要检测当前运行参数，通过从存储器中查表注入对应的谐波电流即可。注入谐波电流以后，可以提高电机的运行稳定性，降低电机的噪音和振动，改善风力发电机周围的环境，同时提高电机的使用寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (11)
1.一种降低电机的振动和噪音的方法，其特征在于，包括：
获取电机的当前运行参数；
根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，确定该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；
将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中，以降低所述电机的振动和噪音；
其中，所述将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中具体包括：
由所述对应的谐波电流的幅值和相位角获得dq坐标系下谐波电流的dq轴分量；
由所述谐波电流的dq轴分量通过谐波电压稳态方程获得dq坐标系下的谐波电压分量；
由所述谐波电压分量通过dq坐标系到abc三相静止坐标系的坐标变换公式得到abc三相静止坐标系下的谐波电压给定值；
将所述谐波电压给定值与abc三相静止坐标系下的基波三相电压给定值进行叠加以获得电机的电压给定值；
将所述电压给定值变换为PWM信号后输出给电机的逆变器。
2.根据权利要求1所述的降低电机的振动和噪音的方法，其特征在于，所述谐波电流的幅值及相位角包括以下两种中的至少一种：5次谐波电流的幅值和相位角、7次谐波电流的幅值和相位角。
3.根据权利要求2所述的降低电机的振动和噪音的方法，其特征在于，在所述获取电机的当前运行参数之前还包括：
将具有预设幅值和相位角变量的谐波电流注入所述电机中，记录相应的电机噪音值和/或振动值；所述相位角变量在0～360度范围内取值；
将记录的电机噪音值和/或振动值中的最小值对应的相位角变量作为相应运行参数对应的谐波电流的相位角。
4.根据权利要求3所述的降低电机的振动和噪音的方法，其特征在于，在所述获取电机的当前运行参数之前还包括：
将具有固定相位角和幅度变量的谐波电流注入所述电机中，记录相应的电机噪音值和/或振动值；所述固定相位角为相应运行参数对应的谐波电流的相位角，所述幅度变量在0到预设最大幅度值的范围内取值；
将记录的电机噪音值和/或振动值中的最小值对应的幅度变量作为相应运行参数对应的谐波电流的幅度。
5.根据权利要求1所述的降低电机的振动和噪音的方法，其特征在于，所述当前运行参数包括：功率、转矩、转速、电压、和/或感应电动势。
6.一种降低电机的振动和噪音的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电机的当前运行参数；
确定模块，与所述获取模块连接，用于根据预设的运行参数与谐波电流的幅值及相位角的对应关系，确定该当前运行参数对应的谐波电流的幅值和相位角；
处理模块，与所述确定模块连接，用于将当前运行参数对应的谐波电流注入到所述电机中，以降低所述电机的振动和噪音；
所述处理模块包括依次连接的：
谐波电流分量获取子模块，用于由所述谐波电流的幅值和相位角获得dq坐标系下谐波电流的dq轴分量；
谐波电压分量获取子模块，用于由所述谐波电流的dq轴分量通过谐波电压稳态方程获得dq坐标系下的谐波电压分量；
坐标转换子模块，用于由所述谐波电压分量通过谐波dq坐标系到abc三相静止坐标系的坐标变换公式得到abc三相静止坐标系下的谐波电压给定值；
合成子模块，用于将所述谐波电压给定值与abc三相静止坐标系下的基波三相电压给定值进行叠加作为电机的电压给定值；
变换输出子模块，用于将所述电压给定值变换为PWM信号后输出给电机的逆变器。
7.根据权利要求6所述的降低电机的振动和噪音的装置，其特征在于，还包括：
相位角生成模块，与所述确定模块连接，用于将具有预设幅值和相位角变量的谐波电流注入所述电机中，记录相应的电机噪音值和/或振动值；将记录的电机噪音值和/或振动值中的最小值对应的相位角变量作为相应运行参数对应的谐波电流的相位角；其中，所述相位角变量在0～360度范围内取值。
8.根据权利要求7所述的降低电机的振动和噪音的装置，其特征在于，还包括：
幅值生成模块，与所述确定模块连接，用于将具有固定相位角和幅度变量的谐波电流注入所述电机中，记录相应的电机噪音值和/或振动值；所述固定相位角为相应运行参数对应的谐波电流的相位角；将记录的电机噪音值和/或振动值中的最小值对应的幅度变量作为相应运行参数对应的谐波电流的幅度，其中，所述幅度变量在0到预设最大幅度值的范围内取值。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的降低电机的振动和噪音的装置，其特征在于，
所述谐波电流的幅值和相位角包括以下两种中的至少一种：5次谐波电流的幅值和相位角、7次谐波电流的幅值和相位角。
10.一种用于控制电机的逆变器控制器，其特征在于，包括根据权利要求6-9中任一项所述的降低电机的振动和噪音的装置。
11.一种降低电机的振动和噪音的系统，其特征在于，包括：电机、逆变器、以及如权利要求10所述的逆变器控制器；所述逆变器控制器与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电机连接。
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