CN107743005A - 一种抑制异步电机电流谐波的方法 - Google Patents

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赵卫国
王乃相
陈小龙
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Abstract

本发明公开了一种抑制异步电机电流谐波的方法，通过坐标变换理论，抑制异步电机的电流谐波的控制方法，解决了电机运行过程中，谐波电流大,由此导致的铜耗大、耗能高、转矩不稳定等问题。异步电机属于三相三线系统，所以在电机定子绕组中，不存在偶数次谐波，此外，绕组通过Y型连接，因而，也不存3K(K＝1，2，3…)次谐波，所以主要以抑制5、7次谐波为主。本发明将5、7次谐波在各自同步旋转坐标变换下，变为直流量，再利用PI调节器能够对直流量进行无静差跟踪调节的特点，对5、7次谐波进行抑制。本发明提出的抑制谐波电流的方法，能够较好的抑制电流5、7次谐波，减少电机铜耗，减小转矩脉动，提高电机的运行的稳定性。

Description

一种抑制异步电机电流谐波的方法
技术领域
本发明涉及一种谐波抑制方法，具体为一种抑制异步电机电流谐波的方法，属于电机技术应用领域。
背景技术
谐波电流就是频率为基波频率整数倍的按正弦规律变化的电流，它会影响电机的转矩稳定性和运行特性，加大电机的铜耗。产生谐波电流的主要原因有，一种电机本体的原因，另外一种是由于电力电子器件并非理想的开关元件，其本身的管压降以及防止同一桥臂直通而增加的死区时间，都会造成电流谐波。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种抑制异步电机电流谐波的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种抑制异步电机电流谐波的方法，包括PI调节器、三相逆变电路、异步电机、谐波抑制算法和转子磁链定向，所述若干个PI调节器串联在一条通电线路上，所述通电线路一端串联有三相逆变电路，所述三相逆变电路一端连接有异步电机，所述三相逆变电路和所述异步电机之间的电路连接有提取电流谐波装置，所述提取电流谐波装置内部包含谐波抑制算法，所述提取电流谐波装置一端通过线路分别连接所述三相逆变电路和所述通电线路，所述三相逆变电路和所述异步电机之间的电路连接有两组低通滤波器，所述提取电流谐波装置一端串联所述低通滤波器，两组所述低通滤波器分别输出iq和id电流，所述iq一端分别连接转子磁链定向和所述通电线路，所述id一端分别连接所述转子磁链定向和所述三相逆变电路，所述异步电机一端分别连接所述转子磁链定向和所述通电线路。
优选的，为了使两个低通滤波器输出的电流互不影响，两个所述低通滤波器并联在三相逆变电路和异步电机之间。
优选的，为了使电机的运转更加稳定，能正常的运转，所述转子磁链定向一端分别串联提取电流谐波装置和三相逆变电路。
优选的，为了使工作中利用坐标变换原理，在传统的控制方法中，加入5次和7次谐波电流控制环，从而组成完整的电流谐波控制环，最终实现了抑制5、7次谐波电流的功能，所述PI调节器对5、7次谐波分量进行无静差跟踪前需要将5、7次谐波在各自的同步旋转坐标变换下，变为直流量。
优选的，为了使工作中低通滤波器便于控制5、7次谐波，所述低通滤波器提取的是5、7次谐波对应的直流分量。
本发明的有益效果是：通过坐标变换理论解决了电机运行过程中，谐波电流大,由此导致的铜耗大、耗能高、转矩不稳定等问题。异步电机属于三相三线系统，所以在电机定子绕组中，不存在偶数次谐波，此外，绕组通过Y型连接，因而，也不存3K(K＝1，2，3…)次谐波，所以主要以抑制5、7次谐波为主。本发明将5、7次谐波在各自同步旋转坐标变换下，变为直流量，再利用PI调节器能够对直流量进行无静差跟踪调节的特点，对5、7次谐波进行抑制。本发明提出的抑制谐波电流的方法，能够较好的抑制电流5、7次谐波，减少电机铜耗，减小转矩脉动，提高电机的运行的稳定性。
附图说明
图1是本发明抑制谐波电流的整体控制框图。
图2是本发明提取谐波的具体实施框图。
图3是本发明抑制5、7次谐波电流的具体实施框图。
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。
请参阅图1-3所示，一种抑制异步电机电流谐波的方法，包括PI调节器、三相逆变电路、异步电机、谐波抑制算法和转子磁链定向，若干个PI调节器串联在一条通电线路上，通电线路一端串联有三相逆变电路，三相逆变电路一端连接有异步电机，三相逆变电路和异步电机之间的电路连接有提取电流谐波装置，提取电流谐波装置内部包含谐波抑制算法，提取电流谐波装置一端通过线路分别连接三相逆变电路和通电线路，三相逆变电路和异步电机之间的电路连接有两组低通滤波器，提取电流谐波装置一端串联低通滤波器，两组低通滤波器分别输出iq和id电流，iq一端分别连接转子磁链定向和通电线路，id一端分别连接转子磁链定向和三相逆变电路，异步电机一端分别连接转子磁链定向和通电线路。
作为本发明的一种技术优化方案，两个低通滤波器并联在三相逆变电路和异步电机之间，使两个低通滤波器输出的电流互不影响。
作为本发明的一种技术优化方案，转子磁链定向一端分别串联提取电流谐波装置和三相逆变电路，使电机的运转更加稳定，能正常的运转。
作为本发明的一种技术优化方案，PI调节器对5、7次谐波分量进行无静差跟踪前需要将5、7次谐波在各自的同步旋转坐标变换下，变为直流量，使工作中利用坐标变换原理，在传统的控制方法中，加入5次和7次谐波电流控制环，从而组成完整的电流谐波控制环，最终实现了抑制5、7次谐波电流的功能。
作为本发明的一种技术优化方案，低通滤波器提取的是5、7次谐波对应、的直流分量，使工作中低通滤波器便于控制5、7次谐波。
本发明在使用时，首先，由图1和图2可知，先通过转子磁链定向得出转子磁链的位置角θ，由坐标变换原理可知，同步旋转坐标变换角为5θ，可以将5次谐波变换成直流分量，再通过低通滤波器可以得出5次谐波电流对应的直流分量，7次谐波的提取过程和5次谐波的提取过程类似。得出5、7次谐波电流的直流分量后，由图3可知，控制的目标是抑制5、7次谐波电流，则给定5、7次谐波电流分量都为0。PI调节器具有无静差调节的功能，则经过PI控制环后，5、7次谐波电流分别跟踪给定值，就能很好的控制住5、7次谐波电流，谐波电流经PI输出后，则产生抑制各自的控制量。最终的控制是在基波旋转坐标系中进行的，所以，要将各自的谐波电流控制分量转换到基波同步旋转坐标系当中，则可以得到在基波旋转坐标系当中的谐波电流控制分量，再将各自的控制进行叠加，就可以得到在基波旋转坐标系当中的控制谐波电流的整体控制分量，将其作为前馈控制量输入到电流环当中。
图1中，v'd、v'q是抑制谐波电流的整体量，作为前馈补偿量，输入到电流环中。
图2中，id5、iq5和id7、iq7分别是5、7次谐波电流在5、7次同步旋转坐标下的d、q轴分量。
图3中，和分别是5、7次谐波电流的给定控制量，均给定为0；vd5、vq5和vd7、vq7分别为5、7次谐波电流的控制分量在基波同步旋转坐标系的分量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种抑制异步电机电流谐波的方法，包括PI调节器、三相逆变电路、异步电机、谐波抑制算法和转子磁链定向，其特征在于：所述若干个PI调节器串联在一条通电线路上，所述通电线路一端串联有三相逆变电路，所述三相逆变电路一端连接有异步电机，所述三相逆变电路和所述异步电机之间的电路连接有提取电流谐波装置，所述提取电流谐波装置内部包含谐波抑制算法，所述提取电流谐波装置一端通过线路分别连接所述三相逆变电路和所述通电线路，所述三相逆变电路和所述异步电机之间的电路连接有两组低通滤波器，所述提取电流谐波装置一端串联所述低通滤波器，两组所述低通滤波器分别输出iq和id电流，所述iq一端分别连接转子磁链定向和所述通电线路，所述id一端分别连接所述转子磁链定向和所述三相逆变电路，所述异步电机一端分别连接所述转子磁链定向和所述通电线路。
2.根据权利要求1所述的一种抑制异步电机电流谐波的方法，其特征在于：两个所述低通滤波器并联在三相逆变电路和异步电机之间。
3.根据权利要求1所述的一种抑制异步电机电流谐波的方法，其特征在于：所述转子磁链定向一端分别串联提取电流谐波装置和三相逆变电路。
4.根据权利要求1所述的一种抑制异步电机电流谐波的方法，其特征在于：所述PI调节器对5、7次谐波分量进行无静差跟踪前需要将5、7次谐波在各自的同步旋转坐标变换下，变为直流量。
5.根据权利要求1或4所述的一种抑制异步电机电流谐波的方法，其特征在于：所述低通滤波器提取的是5、7次谐波对应的直流分量。
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