CN106330042A - 一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置，通过获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差，采用傅里叶分析方法将待抑制谐波电流信号提取出来，然后进行滤波与叠加，同时，对电机的电角度进行角度补偿，与谐波电流信号一起进行信号重构，得到重复控制器的输出。重复控制器与PI控制器组成整体电流控制器，作用于永磁同步电机的矢量控制。该谐波电流抑制方法逻辑简单，抑制不同次的谐波电流时，只需进行简单的重复即可，可以很好地抑制谐波电流的大小，从而达到抑制转矩脉动，提高转矩控制精度的目的，满足高性能永磁同步电机在电动汽车等领域的应用。

Description

一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置。

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。

转矩平滑是这些领域的基本要求。理想情况下，永磁同步电机能产生平滑的瞬时转矩波形，但由于电机的齿槽转矩、气隙磁通谐波、电机控制器开关功率器件的死区时间和管压降、电流传感器的标定误差等原因，电机三相电流中会产生相当一部分含量的高次谐波电流。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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置，能非常稳定、有效地抑制高次谐波电流。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法，包括：

步骤S1，获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；

步骤S2，输入所述d轴电流偏差和/或所述q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获取本次傅里叶分析输出结果；

步骤S3，将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

步骤S4，对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

步骤S5，对所述步骤S3获得的叠加后的输出结果与所述步骤S4获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

步骤S6，将经所述步骤S5信号重构后的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

其中，所述步骤S1具体包括：

步骤S11，对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；

步骤S12，将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；

步骤S13，将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；

步骤S14，将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。

其中，所述步骤S4中补偿后的电角度通过基波电流的电角度与待抑制谐波次数相乘后，再与补偿角度求和而得。

其中，所述步骤S3获得的叠加后的输出结果包括余弦分量叠加值和正弦分量叠加值，所述步骤S5具体为：

将所述余弦分量叠加值与所述补偿后电角度的余弦值相乘，将所述正弦分量叠加值与所述补偿后电角度的正弦值相乘，再对两个乘积求和。

其中，所述步骤S6具体包括：

将经所述步骤S5信号重构后的输出信号与比例系数相乘，然后判断相乘后的乘积与设定的上限值或下限值的大小，如果所述乘积大于所述上限值，则输出所述上限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积小于所述下限值，则输出所述下限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积大于等于所述下限值，同时小于等于所述上限值，则输出所述乘积与所述比例/积分控制器的输出信号合成。

本发明还提供一种永磁同步电机谐波电流抑制装置，包括：

获取模块，用于获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；

傅里叶分析模块，用于输入所述获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

其中，所述获取模块进一步包括：

电流分配模块，用于对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；

Clark变换模块，用于将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；

Park变换模块，用于将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；

计算模块，用于将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。

本发明还提供一种重复控制器，包括：

傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

本发明还提供一种整体电流控制器，包括：

至少一个谐波电流抑制器以及比例/积分控制器，所述谐波电流抑制器包括至少一个重复控制器，所述重复控制器包括：

傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

其中，所述整体电流控制器包括两个谐波电流抑制器，第一谐波电流抑制器为待抑制谐波次数为6次的谐波电流抑制器，第二谐波电流抑制器为待抑制谐波次数为12次的谐波电流抑制器。

实施本发明所带来的有益效果是：本发明中将上一次傅里叶分析输出结果先进行低通滤波，然后再与本次傅里叶分析输出结果相叠加，系统稳定性更高；而且，由于加入角度补偿，当电机转速较高时，谐波电流抑制效果也很理想。本发明的谐波电流抑制方法逻辑简单，抑制不同次的谐波电流时，只需进行简单的重复即可。本发明可以很好地抑制谐波电流的大小，从而达到抑制转矩脉动，提高转矩控制精度的目的，实现永磁同步电机在电动汽车等领域的高性能控制应用。

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是本发明实施例一种永磁同步电机谐波电流抑制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例中永磁同步电机控制系统原理示意图。

图3是本发明实施例二一种重复控制器的结构示意图。

图4是本发明实施例三一种整体电流控制器的结构示意图。

图5是本发明实施例中在PI控制器下，给定速度2000rpm时，永磁同步电机的d轴电流及其谐波频谱分析示意图。

图6是本发明实施例中在PI控制器下，给定速度2000rpm时，永磁同步电机的q轴电流及其谐波频谱分析示意图。

图7是本发明实施例中在整体电流控制器下，给定速度2000rpm时，永磁同步电机的d轴电流及其谐波频谱分析示意图。

图8是本发明实施例中在整体电流控制器下，给定速度2000rpm时，永磁同步电机的q轴电流及其谐波频谱分析示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例进行详细说明。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种永磁同步电机谐波电流抑制方法，包括：

步骤S1，获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；

步骤S2，输入d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获取本次傅里叶分析输出结果；

步骤S3，将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

步骤S4，对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

步骤S5，对步骤S3获得的叠加后的输出结果与步骤S4获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

步骤S6，将经步骤S5信号重构后的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

以下对各步骤进行具体说明。

步骤S1中，请同时结合图2所示，首先给定一个转矩指令信号T_e ^*，然后按照实验标定好的数据由图2所示的电流分配模块对转矩指令进行分配，分配成d轴电流指令值i_d ^*和q轴电流指令值i_q ^*。同时，将电流传感器采集的定子两相电流i_a和i_b由图2所示的Clarke变换模块进行Clarke变换，得到静止两相坐标系下的电流i_α(α轴电流实际值)和i_β(β轴电流实际值)，然后再将i_α和i_β经图2所示的Park变换模块进行Park变换，得到转子坐标系下的d轴电流实际值i_d和q轴电流实际值i_q。将d轴电流指令值i_d ^*与d轴电流实际值i_d相减得到d轴电流偏差，将q轴电流指令值i_q ^*与q轴电流实际值i_q相减得到q轴电流偏差。

由此，步骤S1具体包括：

步骤S11，对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；

步骤S12，将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；

步骤S13，将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；

步骤S14，将d轴电流指令值与d轴电流实际值相减得到d轴电流偏差，和/或将q轴电流指令值与q轴电流实际值相减得到q轴电流偏差。

需要说明的是，获取d轴电流偏差或q轴电流偏差是根据抑制目标而选择，如果只需抑制d轴谐波电流，则步骤S1只获取d轴电流偏差；如果只需抑制q轴谐波电流，则步骤S1只获取q轴电流偏差；如果需同时抑制d轴和q轴谐波电流，则步骤S1将获取d轴电流偏差和q轴电流偏差。

步骤S2中，如需同时抑制d轴和q轴谐波电流，则d轴电流偏差、q轴电流偏差、待抑制次数谐波电流的电角速度和电角度这四项数据将作为重复控制器的输入，然后进行傅里叶分析，得到的本次傅里叶分析输出结果，分别记为余弦分量A_est和正弦分量B_est，具体的计算公式见下述公式(1)：

$\left\{\begin{array}{c}{A}_{est}=\frac{2}{N}\underset{N}{\Σ}x\left(t\right)cos\left({\mathrm{\ω}}_{e}t\right)\\ B_{est}=\frac{2}{N}\underset{N}{\Σ}x\left(t\right)sin\left({\mathrm{\ω}}_{e}t\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，ω_e为待抑制次数谐波电流的电角速度，T为控制周期。

步骤S3中，将上一次傅里叶分析所得的余弦分量和正弦分量分别记为A^-1 _est和B^-1 _est，对其进行低通滤波，滤波系数分别为A_f和B_f，然后与本次傅里叶分析输出结果A_est、B_est叠加后，得到叠加后的输出结果，包括余弦分量叠加值A_out和正弦分量叠加值B_out，具体参见下述公式(2)：

$\left\{\begin{array}{c}{A}_{out}=A_{est}+{A^{-1}}_{est}\frac{1}{1+A_f{z}^{-1}}\\ B_{out}=B_{est}+{B^{-1}}_{est}\frac{1}{1+B_f{z}^{-1}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

相较于现有技术将前后两次的傅里叶分析输出结果直接累加，本实施例对上一次傅里叶分析输出结果先进行低通滤波，然后再与本次傅里叶分析输出结果相叠加，系统稳定性更高。

步骤S4中，对采用电机转子位置传感器(例如旋变)采集到的基波电流的电角度信号θ_rel进行角度补偿，具体来说，是电角度θ_rel与待抑制谐波次数相乘(乘积记为θ_e)后再与补偿角度θ_c求和。当待抑制谐波次数是6次时，θ_e＝6*θ_rel；当待抑制谐波次数是12次时，θ_e＝12*θ_rel。补偿后的角度信号为θ_out，计算θ_out的正弦及余弦值输出sintheta_C和costheta_C，参见公式(3)：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_{out}={\mathrm{\θ}}_e+{\mathrm{\θ}}_c\\ \cos theta=cos\left({\mathrm{\θ}}_e\right)\\ \sin theta=\sin \left({\mathrm{\θ}}_e\right)\\ \cos theta\_C=cos\left({\mathrm{\θ}}_{out}\right)\\ \sin theta\_C=\sin \left({\mathrm{\θ}}_{out}\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

由于对电角度加入角度补偿，当电机转速较高时，同样也能达到理想的谐波电流抑制效果。

步骤S5中，将步骤S3获得的余弦分量叠加值A_out和正弦分量叠加值B_out，与步骤S4获得的补偿后的电角度θ_out的正弦值sintheta_C和余弦值costheta_C，具体按下述公式(4)进行信号重构，得到信号重构后的输出信号U_c0：

U_c0＝A_out*costheta_C+B_out*sintheta_C (4)

步骤S6中，将步骤S5进行信号重构后获得的输出信号U_c0首先经过一个比例环节进行调节，比例系数为k1；然后再经过一个限幅环节(U_{c_min}，U_{c_max})来确保输出信号U_{c_out}对原有控制系统是安全的，如下述公式(5)：

$U{=}_{c\_out}=\left\{\begin{array}{cc}{U}_{c\_\max }& U_{c0}*k1>U_{c\_\max }\\ U_{c0}*k1& U_{c\_\min }\&le;U_{c0}*k1\&le;U_{c\_\max }\\ U_{c\_\min }& U_{c0}*k1<U_{c\_\min }\end{array}\right.---\left(5\right)$

最终的输出信号U_{c_out}与比例/积分控制器(PI控制器)的输出信号合成，作用于永磁同步电机矢量控制。具体来说，将经步骤S5信号重构后的输出信号U_c0与比例系数k1相乘，然后判断相乘后的乘积与设定的上限值U_{c_max}或下限值U_{c_min}的大小，如果该乘积大于上限值U_{c_max}，则输出上限值U_{c_max}与比例/积分控制器的输出信号合成；如果该乘积小于下限值U_{c_min}，则输出下限值U_{c_min}与比例/积分控制器的输出信号合成；如果该乘积大于等于下限值U_{c_min}，同时小于等于上限值U_{c_max}，则输出该乘积与所述比例/积分控制器的输出信号合成。

通过上述说明可知，本实施例的谐波电流抑制方法逻辑简单，抑制不同次的谐波电流时，只需进行简单的重复即可，而且，由于加入角度补偿，当电机转速较高时，谐波电流抑制效果也同样理想。应用该方法后，可以很好地抑制谐波电流的大小，从而达到抑制转矩脉动，提高转矩控制精度的目的，满足高性能永磁同步电机在电动汽车等领域的应用。

本实施例的谐波电流抑制方法通过改进的重复控制器以及由重复控制器与PI控制器合成的整体电流控制器实现，由此，本发明还分别提供重复控制器及整体电流控制器，请先参照图3所示，本发明实施例二提供一种重复控制器，包括：

傅里叶分析模块32，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块33，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块31，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块34，用于对低通滤波与叠加输出模块33获得的叠加后的输出结果与角度补偿模块31获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块35，用于将信号重构模块34的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

本实施例的上述各模块参见图3所示的各虚线框，其中，输入1输入的为基波电流的电角速度we与待抑制谐波次数相乘后的乘积wx，输入2输入的为基波电流的电角度θ_rel与待抑制谐波次数相乘后的乘积θ_e，输入3输入的为d轴电流偏差或q轴电流偏差。也就是说，如果需同时抑制d轴谐波电流和q轴谐波电流，则需两个本实施例的重复控制器，各模块结构均相同，区别仅在于一个重复控制器的输入3输入d轴电流偏差，另一个重复控制器的输入3输入q轴电流偏差。

再请参照图4所示，本发明实施例三提供一种整体电流控制器，包括：

至少一个谐波电流抑制器以及比例/积分控制器，该谐波电流抑制器包括至少一个重复控制器，该重复控制器包括：

傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

图4所示包括两个谐波电流抑制器，其中第一谐波电流抑制器41在本实施例中为待抑制谐波次数为6次的谐波电流抑制器，第二谐波电流抑制器42在本实施例中为待抑制谐波次数为12次的谐波电流抑制器。如果还需要对其他次的谐波电流进行抑制，则相应增加对应次数的同样结构的谐波电流抑制器即可。

第一谐波电流抑制器41和第二谐波电流抑制器42均有四个输入，以第一谐波电流抑制器41为例，其第一个输入为d轴电流指令值idref(也即图1所示的i_d ^*)与d轴电流实际值id(也即图1所示的i_d)的差值(即d轴电流偏差)，其第二个输入为6次谐波电流的电角速度(即基波电流的电角速度we的6倍)，第三个输入为6次谐波电流的电角度(即基波电流的电角度θ_rel的6倍)，第四个输入为q轴电流指令值iqref(也即图1所示的i_q ^*)与q轴电流实际值iq(也即图1所示的i_q)的差值(即q轴电流偏差)。第二谐波电流抑制器42与第一谐波电流抑制器41相似，区别只在于其第二个输入为12次谐波电流的电角速度(基波电流的电角速度we的12倍)，其第三个输入为12次谐波电流的电角度(即基波电流的电角度θ_rel的12倍)。

本发明所采用的新型重复控制器与PI控制器结合形成的整体电流控制器能非常稳定、有效地抑制高次谐波电流。

本发明实施例四提供一种永磁同步电机谐波电流抑制装置，包括：

获取模块，用于获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；

傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

本实施例中，获取模块进一步包括：

电流分配模块，用于对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；

Clark变换模块，用于将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；

Park变换模块，用于将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；

计算模块，用于将d轴电流指令值与d轴电流实际值相减得到d轴电流偏差，和/或将q轴电流指令值与q轴电流实际值相减得到q轴电流偏差。

请再参照图5-图8所示，将本发明用于仿真和实验，结果显示只要谐波电流的频率不超过开关频率的0.3倍，即使电机转速很高，都可以得到很好的抑制，高次谐波电流的幅值可以降低85％以上。

综上所述，本发明的有益效果是：本发明中将上一次傅里叶分析输出结果先进行低通滤波，然后再与本次傅里叶分析输出结果相叠加，系统稳定性更高；而且，由于加入角度补偿，当电机转速较高时，谐波电流抑制效果也很理想。本发明的谐波电流抑制方法逻辑简单，抑制不同次的谐波电流时，只需进行简单的重复即可。本发明可以很好地抑制谐波电流的大小，从而达到抑制转矩脉动，提高转矩控制精度的目的，实现永磁同步电机在电动汽车等领域的高性能控制应用。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机谐波电流抑制方法，包括：

步骤S1，获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；

步骤S2，输入所述d轴电流偏差和/或所述q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获取本次傅里叶分析输出结果；

步骤S3，将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

步骤S4，对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

步骤S5，对所述步骤S3获得的叠加后的输出结果与所述步骤S4获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

步骤S6，将经所述步骤S5信号重构后的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

步骤S11，对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；

步骤S12，将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；

步骤S13，将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；

步骤S14，将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中补偿后的电角度通过基波电流的电角度与待抑制谐波次数相乘后，再与补偿角度求和而得。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3获得的叠加后的输出结果包括余弦分量叠加值和正弦分量叠加值，所述步骤S5具体为：

将所述余弦分量叠加值与所述补偿后电角度的余弦值相乘，将所述正弦分量叠加值与所述补偿后电角度的正弦值相乘，再对两个乘积求和。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：

将经所述步骤S5信号重构后的输出信号与比例系数相乘，然后判断相乘后的乘积与设定的上限值或下限值的大小，如果所述乘积大于所述上限值，则输出所述上限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积小于所述下限值，则输出所述下限值与所述比例/积分控制器的输出信号合成；如果所述乘积大于等于所述下限值，同时小于等于所述上限值，则输出所述乘积与所述比例/积分控制器的输出信号合成。

6.一种永磁同步电机谐波电流抑制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差；

傅里叶分析模块，用于输入所述获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机谐波电流抑制装置，其特征在于，所述获取模块进一步包括：

电流分配模块，用于对给定的转矩指令信号进行分配，获取d轴电流指令值和q轴电流指令值；

Clark变换模块，用于将采集的三相坐标系下定子两相电流进行Clark变换，得到静止两相坐标系下α轴电流实际值和β轴电流实际值；

Park变换模块，用于将α轴电流实际值和β轴电流实际值分别进行Park变换，得到转子坐标系下d轴电流实际值和q轴电流实际值；

计算模块，用于将所述d轴电流指令值与所述d轴电流实际值相减得到所述d轴电流偏差，和/或将所述q轴电流指令值与所述q轴电流实际值相减得到所述q轴电流偏差。

8.一种重复控制器，其特征在于，包括：

傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

9.一种整体电流控制器，其特征在于，包括：

至少一个谐波电流抑制器以及比例/积分控制器，所述谐波电流抑制器包括至少一个重复控制器，所述重复控制器包括：

傅里叶分析模块，用于输入获取的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差、待抑制谐波电流的电角速度和电角度，进行傅里叶分析，获得本次傅里叶分析输出结果；

低通滤波与叠加输出模块，用于将上一次傅里叶分析输出结果进行低通滤波后，与本次傅里叶分析输出结果相叠加，获得叠加后的输出结果；

角度补偿模块，用于对基波电流的电角度进行角度补偿，并分别计算补偿后的电角度的正弦值和余弦值；

信号重构模块，用于对所述低通滤波与叠加输出模块获得的叠加后的输出结果与所述角度补偿模块获得的补偿后的电角度的正弦值和余弦值进行信号重构；

比例限幅模块，用于将所述信号重构模块的输出信号进行比例调节和限幅处理，然后与比例/积分控制器的输出信号合成，作用于永磁同步电机的矢量控制。

10.根据权利要求9所述的整体电流控制器，其特征在于，所述整体电流控制器包括两个谐波电流抑制器，第一谐波电流抑制器为待抑制谐波次数为6次的谐波电流抑制器，第二谐波电流抑制器为待抑制谐波次数为12次的谐波电流抑制器。