CN105356468A - 无电解电容电机驱动系统及其谐波电流抑制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，包括以下步骤：检测电机驱动系统的输入电流、电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流；根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制；根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号以对电机驱动系统中的逆变器进行控制。该方法能够在不增加额外硬件电路的情况下，通过计算的瞬时功率补偿量对谐波电流进行补偿，从而实现对谐波电流的有效抑制，并提高了系统的功率因数。本发明还公开了一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置和一种无电解电容电机驱动系统。

Description

无电解电容电机驱动系统及其谐波电流抑制方法和装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法、一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置以及一种无电解电容电机驱动系统。

背景技术

随着用户对机电产品节能性要求的提升，效率更高的变频电机驱动器得到了越来越广泛的应用。

常规变频电机驱动器的直流母线电压处于稳定状态，逆变部分与交流输入电压相对独立，逆变部分的控制无需考虑交流输入电压的瞬时变化，便于控制方法的实现。但是，该设计需要配备容值较大的电解电容，使得电机驱动器的体积变大，成本增加，而且电解电容的使用寿命有限，其有效工作时间往往是电机驱动器使用寿命的瓶颈。因此，相关技术中采用容值只有20uF的薄膜电容来取代大容值的电解电容，通过控制电机的瞬时功率与交流输入电压的形状匹配实现电机的调速。

由于无电解电容电机驱动器具有成本低，使用寿命长的优点，因此得到了广泛的应用。然而，由于薄膜电容的容值比较小，并且薄膜电容与交流电源输入端的滤波电感之间的谐振频率满足的关系，因此，电机驱动器将产生高频谐波电流。例如，当滤波电感的电感值为5mH，薄膜电容的容值为20uF时，在交流电源的输入端将产生频率为503Hz的谐波电流，该谐波电流使得设备的输入电流无法满足国标或IEC-61000-3-2的谐波标准。因此，需要对谐波电流进行抑制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，能够在不增加额外硬件电路的情况下，通过计算的瞬时功率补偿量对谐波电流进行补偿，从而实现谐波电流的有效抑制。

本发明的另一个目的在于提出一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置。本发明的又一个目的在于提出一种无电解电容电机驱动系统。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，包括以下步骤：检测电机驱动系统的输入电流、所述电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流；根据所述输入电流和所述直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对所述电机驱动系统的谐波电流进行抑制；根据所述瞬时功率补偿量、所述电机的三相电流和所述直流母线电压生成控制信号以对所述电机驱动系统中的逆变器进行控制。

根据本发明实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，首先检测电机驱动系统的输入电流、电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流，然后根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制，并根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号对电机驱动系统中的逆变器进行控制，从而能够在不增加额外硬件电路的情况下，通过计算的瞬时功率补偿量对谐波电流进行有效抑制，消除了无电解电容电机驱动系统中因LC谐振引起的高频谐波电流，满足谐波标准，同时提高了系统的功率因数。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述输入电流和所述直流母线电压计算瞬时功率补偿量，具体包括：对所述输入电流进行低通滤波处理以获得第一电流；将所述第一电流与所述输入电流相减以获得电流差值，并对所述电流差值进行比例放大以获得第二电流；将所述第二电流与所述直流母线电压相乘以获得所述瞬时功率补偿量。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述瞬时功率补偿量、所述电机的三相电流和所述直流母线电压生成控制信号，具体包括：根据所述瞬时功率补偿量计算q轴电流补偿量，并将所述q轴电流补偿量叠加到q轴电流初始指令以获得q轴电流指令；对所述电机的三相电流进行坐标转换以获得q轴电流和d轴电流；根据给定的d轴电流指令和所述d轴电流进行PI控制以获得d轴电压指令，并根据所述q轴电流指令和所述q轴电流进行PI控制以获得q轴电压指令；对所述d轴电压指令和所述q轴电压指令进行坐标转换以获得固定坐标系下的电压指令，并根据所述固定坐标系下的电压指令和所述直流母线电压生成所述控制信号。

具体地，根据以下公式计算所述q轴电流补偿量：

$I_{q\_com}=\frac{P_{com}}{1.5p(K_e+(L_d-L_q)i_d)\mathrm{\ω}}$

其中，I_{q_com}为所述q轴电流补偿量，P_com为所述瞬时功率补偿量，K_e为电机反电势系数，p为电机极对数，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，i_d为电机的d轴电流，ω为电机转速。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，包括：第一电流检测模块，用于检测电机驱动系统的输入电流；第二电流检测模块，用于检测电机的三相电流；电压检测模块，用于检测所述电机驱动系统的直流母线电压；谐波电流抑制模块，用于根据所述输入电流和所述直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对所述电机驱动系统的谐波电流进行抑制；瞬时功率控制模块，用于根据所述瞬时功率补偿量、所述电机的三相电流和所述直流母线电压生成控制信号以对所述电机驱动系统中的逆变器进行控制。

根据本发明实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，首先检测电机驱动系统的输入电流、电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流，然后根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制，并根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号对电机驱动系统中的逆变器进行控制，从而通过计算的瞬时功率补偿量对谐波电流进行有效抑制，消除了无电解电容电机驱动系统中因LC谐振引起的高频谐波电流，满足谐波标准，同时提高了系统的功率因数。

根据本发明的一个实施例，所述谐波电流抑制模块具体包括：低通滤波器，用于对所述输入电流进行低通滤波处理以获得第一电流；差值计算器，用于将所述第一电流与所述输入电流相减以获得电流差值；比例放大器，用于对所述电流差值进行比例放大以获得第二电流；乘法器，用于将所述第二电流与所述直流母线电压相乘以获得所述瞬时功率补偿量。

具体地，所述低通滤波器的带宽大于所述电机驱动系统的输入电压频率的两倍。

根据本发明的一个实施例，所述瞬时功率控制模块具体包括：q轴补偿电流计算器，用于根据所述瞬时功率补偿量计算q轴电流补偿量；加法器，用于将所述q轴电流补偿量叠加到q轴电流初始指令以获得q轴电流指令；第一坐标转换单元，用于对所述电机的三相电流进行坐标转换以获得q轴电流和d轴电流；电流PI控制器，用于根据给定的d轴电流指令和所述d轴电流进行PI控制以获得d轴电压指令，并根据所述q轴电流指令和所述q轴电流进行PI控制以获得q轴电压指令；第二坐标转换单元，用于对所述d轴电压指令和所述q轴电压指令进行坐标转换以获得固定坐标系下的电压指令；控制信号生成单元，用于根据所述固定坐标系下的电压指令和所述直流母线电压生成所述控制信号。

具体地，所述q轴补偿电流计算器根据以下公式计算所述q轴电流补偿量：

$I_{q\_com}=\frac{P_{com}}{1.5p(K_e+(L_d-L_q)i_d)\mathrm{\ω}}$

其中，I_{q_com}为所述q轴电流补偿量，P_com为所述瞬时功率补偿量，K_e为电机反电势系数，p为电机极对数，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，i_d为电机的d轴电流，ω为电机转速。

此外，本发明的实施例还提出了一种无电解电容电机驱动系统，其包括上述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置。

本发明实施例的无电解电容电机驱动系统，通过上述的谐波电流抑制装置能够对谐波电流进行有效抑制，消除了系统中因LC谐振引起的高频谐波电流，满足谐波标准，同时提高了系统的功率因数。

附图说明

图1是无电解电容电机驱动系统的结构图。

图2是根据本发明实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法的流程图。

图3是根据本发明一个实施例的瞬时功率补偿量的计算过程图。

图4是根据本发明一个实施例的电机控制信号生成的过程图。

图5是根据本发明一个实施例的无电解电容电机驱动系统的输入电流与直流母线电压的波形图。

图6是根据本发明一个实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

首先，先来简单描述下无电解电容电机驱动系统。无电解电容电机驱动系统具有如图1所示的结构，包括：整流电路、电抗器、薄膜电容或陶瓷电容、逆变器以及电机。其中，薄膜电容或陶瓷电容的容值比较小(小于30uF)，其主要作用是消除逆变器开关引起的电压尖峰，避免电压尖峰引起逆变器损坏。由于薄膜电容或陶瓷电容的容值比较小，使得LC谐振频率较高，如果不对谐振采取抑制措施，则将导致电机驱动系统的输入端产生高频电流谐波，从而使得电机驱动系统无法满足IEC谐波标准。因此，需要对无电解电容电机驱动系统的谐波电流进行抑制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法、无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置以及无电解电容电机驱动系统。

图2是根据本发明实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法的流程图。如图2所示，该无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法包括以下步骤：

S1，检测电机驱动系统的输入电流、电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流。

具体地，可以通过无感电阻或者霍尔传感器来检测电机驱动系统的输入电流I_in，通过电阻分压方式来检测电机驱动系统的直流母线电压V_dc，通过单电阻采样方式、三电阻采样方式或者霍尔传感器来检测电机的三相电流Iu,v,w。

S2，根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制。

根据本发明的一个实施例，根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量，具体包括：对输入电流进行低通滤波处理以获得第一电流；将第一电流与输入电流相减以获得电流差值，并对电流差值进行比例放大以获得第二电流；将第二电流与直流母线电压相乘以获得瞬时功率补偿量。

具体地，如图3所示，可以通过低通滤波器对输入电流I_in进行处理以获得第一电流i₁，并根据第一电流i₁和输入电流I_in计算电流差值Δi＝i₁-I_in，然后通过比例放大器对电流差值Δi进行放大得到第二电流i₂，并根据第二电流i₂和电机驱动系统的直流母线电压V_dc计算瞬时功率补偿量P_com＝i₂*Vdc。也就是说，可以根据输入电流I_in和直流母线电压V_dc，并通过反馈控制计算出谐波电流抑制所需的瞬时功率补偿量P_com。

其中，低通滤波器的传递函数可以为τ为低通滤波器的时间常数，在对时间常数τ进行设置时，需保证低通滤波器的带宽大于电机驱动系统的输入电压频率的两倍。例如，当输入电压的频率为50Hz时，低通滤波器的带宽需大于100Hz，此时对应的时间常数τ应小于τ_max＝1/(100×2π)＝0.0016。比例放大器的放大系数(增益)K需大于0，其中，K值越大，谐波抑制效果越好，但当K值过大时，容易受到采样噪声的影响，因此，需要通过调试来选择合适的K值。

S3，根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号以对电机驱动系统中的逆变器进行控制。

根据本发明的一个实施例，根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号，具体包括：根据瞬时功率补偿量计算q轴电流补偿量，并将q轴电流补偿量叠加到q轴电流初始指令以获得q轴电流指令；对电机的三相电流进行坐标转换以获得q轴电流和d轴电流；根据给定的d轴电流指令和d轴电流进行PI控制以获得d轴电压指令，并根据q轴电流指令和q轴电流进行PI控制以获得q轴电压指令；对d轴电压指令和q轴电压指令进行坐标转换以获得固定坐标系下的电压指令，并根据固定坐标系下的电压指令和直流母线电压生成控制信号。

具体地，可以根据下述公式(1)计算q轴电流补偿量：

$I_{q\_com}=\frac{P_{com}}{1.5p(K_e+(L_d-L_q)i_d)\mathrm{\ω}}---\left(1\right)$

其中，I_{q_com}为q轴电流补偿量，P_com为瞬时功率补偿量，K_e为电机反电势系数，p为电机极对数，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，i_d为电机的d轴电流，ω为电机转速。

进一步地，如图4所示，首先根据瞬时功率补偿量P_com计算q轴电流补偿量I_{q_com}，并将q轴电流补偿量I_{q_com}与q轴电流初始指令I_{q_ref0}进行叠加以获得q轴电流指令I_{q_ref}，其中，q轴电流初始指令I_{q_ref0}可以通过速度PI控制器对给定转速ω_ref和电机的反馈转速ω之间的差值进行PI控制获得。

然后，电流PI控制器根据q轴电流指令I_{q_ref}和d轴电流指令I_{d_ref}以及q轴电流I_q和d轴电流I_d计算q轴电压指令V_q和d轴电压指令V_d，如下述公式(2)所示：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{d0}=K_{pd}*(I_{d\_ref}-I_d)+K_{id}{\∫}_0^t\[I_{d\_ref}\left(\mathrm{\τ}\right)-I_d\left(\mathrm{\τ}\right)\]d\mathrm{\τ}\\ V_{q0}=K_{pq}*(I_{q\_ref}-I_q)+K_{iq}{\∫}_0^t\[I_{q\_ref}\left(\mathrm{\τ}\right)-I_q\left(\mathrm{\τ}\right)\]d\mathrm{\τ}\\ V_d=V_{d0}-{\mathrm{\ωL}}_q{I}_q\\ V_q=V_{q0}+{\mathrm{\ωL}}_d{I}_d+{\mathrm{\ωK}}_e\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，K_pd为d轴电流控制比例增益，K_id为d轴电流控制积分增益，V_d0为PI控制器输出的d轴电流，K_pq为q轴电流控制比例增益，K_iq为q轴电流控制积分增益，V_q0为PI控制器输出的q轴电流，t为时间。

随后，根据电机转子角度θ对q轴电压指令V_q和d轴电压指令V_d进行坐标变换得到固定坐标系下的电压指令V_α和V_β，如下述公式(3)所示：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{\α}}=V_d\cos \mathrm{\θ}-V_q\sin \mathrm{\θ}\\ V_{\mathrm{\β}}=V_d\sin \mathrm{\θ}+V_q\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right.---\left(3\right)$

并根据固定坐标系下的电压指令V_α和V_β以及直流母线电压V_dc计算逆变器U、V、W三相的占空比，具体如下述公式(4)和公式(5)所示：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_u=V_{\mathrm{\α}}\\ V_v=\frac{-V_{\mathrm{\α}}+\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}}}{2}\\ V_w=\frac{-V_{\mathrm{\α}}-\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}}}{2}\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，V_u为电机U相的电压指令，V_v为电机V相的电压指令，V_w为电机W相的电压指令。

$\left\{\begin{array}{c}{D}_u=(V_u+0.5V_{dc})/V_{dc}\\ D_v=(V_v+0.5V_{dc})/V_{dc}\\ D_w=(V_w+0.5V_{dc})/V_{dc}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中，D_u为电机U相的占空比，D_v为电机V相的占空比，D_w为电机W相的占空比。

最后根据计算的U、V、W三相的占空比对逆变器实时控制，以实现对输入电流谐波的有效抑制。

图5是根据本发明一个实施例的无电解电容电机驱动系统的输入电流与直流母线电压的波形图。从图5可以看出，输入电流的谐波得到了有效的抑制，并且输入电流与直流母线电压基本同相位，因此，输入电流与交流输入电压之间的相位基本相同。可见，该无电解电容电机驱动系统具有较高的功率因数，实测功率因数可达98％以上。

综上所述，根据本发明实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，首先检测电机驱动系统的输入电流、电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流，然后根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制，并根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号对电机驱动系统中的逆变器进行控制，从而能够在不增加额外硬件电路的情况下，通过计算的瞬时功率补偿量对谐波电流进行有效抑制，消除了无电解电容电机驱动系统中因LC谐振引起的高频谐波电流，满足谐波标准，同时提高了系统的功率因数。

图6是根据本发明一个实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置的结构示意图，如图6所示，该无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置包括：第一电流检测模块10、第二电流检测模块20、电压检测模块30、谐波电流抑制模块40和瞬时功率控制模块50。

其中，第一电流检测模块10用于检测电机驱动系统的输入电流，第二电流检测模块20用于检测电机的三相电流，电压检测模块30用于检测电机驱动系统的直流母线电压。谐波电流抑制模块40用于根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制，瞬时功率控制模块50用于根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号以对电机驱动系统中的逆变器进行控制。

具体地，可以通过无感电阻或者霍尔传感器来检测电机驱动系统的输入电流I_in，通过电阻分压方式来检测电机驱动系统的直流母线电压V_dc，通过单电阻采样方式、三电阻采样方式或者霍尔传感器来检测电机的三相电流Iu,v,w，并通过AD转换将检测的模拟信号转换为数字信号。谐波电流抑制模块40和瞬时功率控制模块50可以为单片机或者DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)等。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，谐波电流抑制模块40具体包括：低通滤波器41、差值计算器42、比例放大器43和乘法器44，其中，低通滤波器41用于对输入电流进行低通滤波处理以获得第一电流，差值计算器42用于将第一电流与输入电流相减以获得电流差值，比例放大器43用于对电流差值进行比例放大以获得第二电流，乘法器44用于将第二电流与直流母线电压相乘以获得瞬时功率补偿量。其中，低通滤波器41的带宽大于电机驱动系统的输入电压频率的两倍。

具体地，如图3所示，可以通过低通滤波器41对输入电流I_in进行处理以获得第一电流i₁，差值计算器42根据第一电流i₁和输入电流I_in计算电流差值Δi＝i₁-I_in，然后比例放大器43对电流差值Δi进行放大得到第二电流i₂，乘法器44根据第二电流i₂和电机驱动系统的直流母线电压V_dc计算瞬时功率补偿量P_com＝i₂*Vdc。也就是说，可以根据输入电流I_in和直流母线电压V_dc，并通过反馈控制计算出谐波电流抑制所需的瞬时功率补偿量P_com。

其中，低通滤波器41的传递函数可以为τ为低通滤波器41的时间常数，在对时间常数τ进行设置时，需保证低通滤波器41的带宽大于电机驱动系统的输入电压频率的两倍。例如，当输入电压的频率为50Hz时，低通滤波器41的带宽需大于100Hz，对应的时间常数τ应小于τ_max＝1/(100×2π)＝0.0016。比例放大器43的放大系数(增益)K需大于0，其中，K值越大，谐波抑制效果越好，但当K值过大时，容易受到采样噪声的影响，因此，需要通过调试来选择合适的K值。

根据本发明的一个实施例，如图4所示，瞬时功率控制模块50具体包括：q轴补偿电流计算器51、加法器52、第一坐标转换单元53、电流PI控制器54、第二坐标转换单元55和控制信号生成单元56，其中，q轴补偿电流计算器51用于根据瞬时功率补偿量计算q轴电流补偿量，加法器52用于将q轴电流补偿量叠加到q轴电流初始指令以获得q轴电流指令，第一坐标转换单元53用于对电机的三相电流进行坐标转换以获得q轴电流和d轴电流，电流PI控制器54用于根据给定的d轴电流指令和d轴电流进行PI控制以获得d轴电压指令，并根据q轴电流指令和q轴电流进行PI控制以获得q轴电压指令，第二坐标转换单元55用于对d轴电压指令和q轴电压指令进行坐标转换以获得固定坐标系下的电压指令，控制信号生成单元56用于根据固定坐标系下的电压指令和直流母线电压生成控制信号。其中，q轴补偿电流计算器51根据上述公式(1)计算q轴电流补偿量。

具体地，如图4所示，首先q轴补偿电流计算器51根据瞬时功率补偿量P_com计算q轴电流补偿量I_{q_com}，加法器52将q轴电流补偿量I_{q_com}与q轴电流初始指令I_{q_ref0}进行叠加以获得q轴电流指令I_{q_ref}，其中，q轴电流初始指令I_{q_ref0}可以通过速度PI控制器对给定转速ω_ref和电机的反馈转速ω之间的差值进行PI控制获得。然后，电流PI控制器54根据q轴电流指令I_{q_ref}和d轴电流指令I_{d_ref}以及q轴电流I_q和d轴电流I_d计算q轴电压指令V_q和d轴电压指令V_d，如上述公式(2)所示。随后，第二坐标转换单元55根据电机转子角度θ对q轴电压指令V_q和d轴电压指令V_d进行坐标变换得到固定坐标系下的电压指令V_α和V_β，如上述公式(3)所示，控制信号生成单元56根据固定坐标系下的电压指令V_α和V_β以及直流母线电压V_dc计算逆变器U、V、W三相的占空比，如上述公式(4)和公式(5)所示，并根据计算的U、V、W三相的占空比对逆变器实时控制，以实现对输入电流谐波的有效抑制。

图5是根据本发明一个实施例的无电解电容电机驱动系统的输入电流与直流母线电压的波形图。从图5可以看出，输入电流的谐波得到了有效的抑制，并且输入电流与直流母线电压基本同相位，因此，输入电流与交流输入电压之间的相位基本相同。可见，该无电解电容电机驱动系统具有较高的功率因数，实测功率因数可达98％以上。

根据本发明实施例的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，首先检测电机驱动系统的输入电流、电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流，然后根据输入电流和直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对电机驱动系统的谐波电流进行抑制，并根据瞬时功率补偿量、电机的三相电流和直流母线电压生成控制信号对电机驱动系统中的逆变器进行控制，从而通过计算的瞬时功率补偿量对谐波电流进行有效抑制，消除了无电解电容电机驱动系统中因LC谐振引起的高频谐波电流，满足谐波标准，同时提高了系统的功率因数。

此外，本发明的实施例还提出了一种无电解电容电机驱动系统，其包括上述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置。

本发明实施例的无电解电容电机驱动系统，通过上述的谐波电流抑制装置能够对谐波电流进行有效抑制，消除了系统中因LC谐振引起的高频谐波电流，满足谐波标准，同时提高了系统的功率因数。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测电机驱动系统的输入电流、所述电机驱动系统的直流母线电压和电机的三相电流；

根据所述输入电流和所述直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对所述电机驱动系统的谐波电流进行抑制；

根据所述瞬时功率补偿量、所述电机的三相电流和所述直流母线电压生成控制信号以对所述电机驱动系统中的逆变器进行控制。

2.根据权利要求1所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述根据所述输入电流和所述直流母线电压计算瞬时功率补偿量，具体包括：

对所述输入电流进行低通滤波处理以获得第一电流；

将所述第一电流与所述输入电流相减以获得电流差值，并对所述电流差值进行比例放大以获得第二电流；

将所述第二电流与所述直流母线电压相乘以获得所述瞬时功率补偿量。

3.根据权利要求1或2所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，其特征在于，所述根据所述瞬时功率补偿量、所述电机的三相电流和所述直流母线电压生成控制信号，具体包括：

根据所述瞬时功率补偿量计算q轴电流补偿量，并将所述q轴电流补偿量叠加到q轴电流初始指令以获得q轴电流指令；

对所述电机的三相电流进行坐标转换以获得q轴电流和d轴电流；

根据给定的d轴电流指令和所述d轴电流进行PI控制以获得d轴电压指令，并根据所述q轴电流指令和所述q轴电流进行PI控制以获得q轴电压指令；

对所述d轴电压指令和所述q轴电压指令进行坐标转换以获得固定坐标系下的电压指令，并根据所述固定坐标系下的电压指令和所述直流母线电压生成所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制方法，其特征在于，根据以下公式计算所述q轴电流补偿量：

$I_{q\_com}=\frac{P_{com}}{1.5p\left(K_e+\left(L_d-L_q\right)i_d\right)\mathrm{\ω}}$

其中，I_{q_com}为所述q轴电流补偿量，P_com为所述瞬时功率补偿量，K_e为电机反电势系数，p为电机极对数，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，i_d为电机的d轴电流，ω为电机转速。

5.一种无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，其特征在于，包括：

第一电流检测模块，用于检测电机驱动系统的输入电流；

第二电流检测模块，用于检测电机的三相电流；

电压检测模块，用于检测所述电机驱动系统的直流母线电压；

谐波电流抑制模块，用于根据所述输入电流和所述直流母线电压计算瞬时功率补偿量以对所述电机驱动系统的谐波电流进行抑制；

瞬时功率控制模块，用于根据所述瞬时功率补偿量、所述电机的三相电流和所述直流母线电压生成控制信号以对所述电机驱动系统中的逆变器进行控制。

6.根据权利要求5所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述谐波电流抑制模块具体包括：

低通滤波器，用于对所述输入电流进行低通滤波处理以获得第一电流；

差值计算器，用于将所述第一电流与所述输入电流相减以获得电流差值；

比例放大器，用于对所述电流差值进行比例放大以获得第二电流；

乘法器，用于将所述第二电流与所述直流母线电压相乘以获得所述瞬时功率补偿量。

7.根据权利要求6所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述低通滤波器的带宽大于所述电机驱动系统的输入电压频率的两倍。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述瞬时功率控制模块具体包括：

q轴补偿电流计算器，用于根据所述瞬时功率补偿量计算q轴电流补偿量；

加法器，用于将所述q轴电流补偿量叠加到q轴电流初始指令以获得q轴电流指令；

第一坐标转换单元，用于对所述电机的三相电流进行坐标转换以获得q轴电流和d轴电流；

电流PI控制器，用于根据给定的d轴电流指令和所述d轴电流进行PI控制以获得d轴电压指令，并根据所述q轴电流指令和所述q轴电流进行PI控制以获得q轴电压指令；

第二坐标转换单元，用于对所述d轴电压指令和所述q轴电压指令进行坐标转换以获得固定坐标系下的电压指令；

控制信号生成单元，用于根据所述固定坐标系下的电压指令和所述直流母线电压生成所述控制信号。

9.根据权利要求8所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述q轴补偿电流计算器根据以下公式计算所述q轴电流补偿量：

$I_{q\_com}=\frac{P_{com}}{1.5p\left(K_e+\left(L_d-L_q\right)i_d\right)\mathrm{\ω}}$

其中，I_{q_com}为所述q轴电流补偿量，P_com为所述瞬时功率补偿量，K_e为电机反电势系数，p为电机极对数，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，i_d为电机的d轴电流，ω为电机转速。

10.一种无电解电容电机驱动系统，其特征在于，包括根据权利要求5-9中任一项所述的无电解电容电机驱动系统的谐波电流抑制装置。