CN109510563B - 一种抑制电机电流谐波的控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制电机电流谐波的控制方法、系统及存储介质，控制方法包括：设置电机电流的载波频率变化范围，并获取电机电流的基波频率；根据载波频率变化范围和基波频率计算最小载波频率；在每经过预设时间间隔时将最小载波频率增大，直至最小载波频率不符合载波频率变化范围；在每经过预设时间间隔时将最小载波频率减小，在最小载波频率降低至不符合载波频率变化范围时重新执行控制方法。本发明实施例通过设置电机电流的载波频率变化范围，并计算得到最小载波频率，通过使最小载波频率在载波频率变化范围内周期性变化，使得电机的谐波扩展到更宽的频带范围内，降低各频带内的谐波幅值，从而达到抑制电磁干扰的目的，改善电机的震动及噪音。

Description

一种抑制电机电流谐波的控制方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种抑制电机电流谐波的控制方法、系统及存储介质。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母M表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
永磁同步电机一般采用PWM变频器进行驱动控制，采用开关频率固定的PWM调制的永磁同步电机会在开关频率及其整数倍附近出现集中的谐波电压和谐波电流，这些谐波电压和谐波电流会产生较大的电磁干扰和高频噪声,定子电流中含有大量的时间谐波，使电机的气隙磁场也产生大量的谐波。高次时间谐波电流在气隙磁场中产生高速旋转的空间谐波，其显著影响了电机气隙磁场中电磁力的幅值和次数，并且可能导致电磁激振力频率与电机的某些模态固有频率接近而发生共振，进而引起电机振动和噪声的增大。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的至少一个实施例提供了一种抑制电机电流谐波的控制方法、系统及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供了一种抑制电机电流谐波的控制方法，所述控制方法包括：
S1、设置电机电流的载波频率变化范围，并获取电机电流的基波频率；
S2、根据所述载波频率变化范围和所述基波频率计算符合所述载波频率变化范围的最小载波频率；
S3、在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率增大，直至所述最小载波频率不符合所述载波频率变化范围，执行S4；
S4、在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率减小，当所述最小载波频率不符合所述载波频率变化范围时，执行S1～S4。
基于上述技术方案，本发明实施例还可以做出如下改进。
结合第一方面，在第一方面的第一种实施例中，所述根据所述载波频率变化范围和所述基波频率计算符合所述载波频率变化范围的最小载波频率，具体包括：
根据如下计算公式计算所述最小载波频率：
Mmin≤((n-0.5)×f)min；
其中，M为所述载波频率变化范围，f为所述基波频率；n为正整数；
获取满足上述公式的n，并将(n-0.5)×f作为所述最小载波频率。
结合第一方面的第一种实施例，在第一方面的第二种实施例中，所述S3具体包括：
在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率的值增大一个基波频率的值。
结合第一方面的第二种实施例，在第一方面的第三种实施例中，所述在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率增加，具体包括：
通过如下计算公式将所述最小载波频率增大：
f0＝(n-0.5)f+N1f；
其中，f0为第N1个预设时间间隔后的最小载波频率，(n-0.5)f为起始的最小载波频率，f为所述基波频率，N1为经过预设时间间隔的总次数。
结合第一方面的第一种实施例，在第一方面的第四种实施例中，所述S4具体包括：
在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率减小基波频率。
结合第一方面的第四种实施例，在第一方面的第五种实施例中，所述在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率减小，具体包括：
通过如下计算公式对所述最小载波频率减小：
f0＝(n-0.5+N)f-(N1-N)f；
其中，f0为第N1个预设时间间隔后的最小载波频率，(n-0.5)f为起始的最小载波频率，(n-0.5+N)f为经过S3后的最小载波频率，N为所述S3中经过预设时间间隔的次数，f为所述基波频率，N1为经过预设时间间隔的总次数。
结合第一方面或第一方面的第一、第二、第三、第四或第五种实施例，在第一方面的第六种实施例中，所述获取电机电流的基波频率，具体包括：
通过无位置观测算法计算所述电机的转速，作为所述基波频率。
第二方面，本发明实施例提供了一种抑制电机电流谐波的控制系统，所述控制系统包括处理器、存储器；所述处理器用于执行所述存储器中存储的控制程序，以实现第一方面中任一实施例所述的控制方法。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可存储介质，所述计算机可存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现第一方面中任一实施例所述的控制方法。
本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本发明实施例通过设置电机电流的载波频率变化范围，并计算得到最小载波频率，通过使最小载波频率在载波频率变化范围内周期性变化，使得电机的谐波扩展到更宽的频带范围内，降低各频带内的谐波幅值，从而达到抑制电磁干扰的目的，改善了电机的震动及噪音。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种抑制电机电流谐波的控制方法流程示意图；
图2是本发明另一实施例提供的一种抑制电机电流谐波的控制系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
如图1所示，本发明实施例提供的一种抑制电机电流谐波的控制方法，在电机启动进入开环阶段后，对电机进行控制。
具体的，抑制电机电流谐波的控制方法包括：
S1、设置电机电流的载波频率变化范围，并获取电机电流的基波频率。
载波或者载频(载波频率)是一个物理概念，是一个特定频率的无线电波，单位Hz，是一种如可在频率、调幅或相位方面被调制以传输语言、音乐、图象或其它信号的电磁波。在通信技术上，载波(carrier wave,carrier signal或carrier)是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波，被调制后用来传送语音或其它信息。载波频率通常比输入信号的频率高，输入信号调制到一个高频载波上，就好像搭乘了一列高铁或一架飞机一样，然后再被发射和接收，载波是传送信息的物理基础和承载工具。在复杂的周期性振荡中，包含基波和谐波。和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。相应于这个周期的频率称为基本频率。频率等于基波频率的整数倍的正弦波分量称为谐波。在本步骤中，设置好电机电流的载波频率变化范围，并获取电机电流的基波频率，由于电机运行过程中的谐波的产生会产生一定的噪音，而谐波的产生与载波有较大的关系，所以，本实施例中的电机电流的载波频率变化范围可以设置在人耳听力敏感范围以外的频率区间，以抑制人耳听力敏感范围内的噪声，有效的改善家永电器的静音效果。
S2、根据载波频率变化范围和基波频率计算符合载波频率变化范围的最小载波频率。
在本实施例中，为降低基波产生谐波对电力系统造成影响，而谐波的频率等于基波频率的整数倍，所以在本实施例中，最小载波频率的计算方法可以是，根据如下计算公式计算最小载波频率：
Mmin≤((n-0.5)×f)min；
其中，M为载波频率变化范围，f为基波频率；n为正整数；
获取满足上述公式的n，并将(n-0.5)×f作为最小载波频率。
在本实施例中，获取大于载波频率变化范围最小值的基波频率的n-0.5倍的最小值，比如，若载波频率变化范围最小值为10，基波频率为6，则符合上述公式的最小载波频率为(3-0.5)×6。
S3、在每经过预设时间间隔时将最小载波频率增大，直至最小载波频率不符合载波频率变化范围，执行S4。
在本步骤中，将最小载波频率按时间间隔逐步增大，在本实施例中，由于载波频率的逐步增加，可以有效的控制谐波均匀的分布在各个载波频率区域内，将原先集中的谐波扩展到更宽的频带范围内，则各频带内的谐波幅值可以得到有效控制，以达到抑制电磁干扰的目的。
具体的，在本步骤中增大最小载波频率的值可通过如下方法进行：
在每经过预设时间间隔时将最小载波频率的值增大一个基波频率的值。
比如，通过如下计算公式将最小载波频率增大：
f0＝(n-0.5)f+N1f；
其中，f0为第N1个预设时间间隔后的最小载波频率，(n-0.5)f为起始的最小载波频率，f为基波频率，N1为经过预设时间间隔的总次数。
S4、在每经过预设时间间隔时将最小载波频率减小，当最小载波频率不符合载波频率变化范围时，执行S1～S4。
在本步骤中，将最小载波频率按时间间隔逐步减小，在本实施例中，由于载波频率的逐步降低，可以有效的控制谐波均匀的分布在各个载波频率区域内，将原先集中的谐波扩展到更宽的频带范围内，则各频带内的谐波幅值可以得到有效控制，以达到抑制电磁干扰的目的，并在最小载波频率低于再逼频率变化范围的最小值时，重新获取电机的基波频率和最小载波频率再次进行S1～S4，以实现载波频率的周期性调整，可以有效地控制谐波能量的分布，这种特性对于消除特定频率的谐波成分很重要。在家用电器的应用场合中，可以通过抑制人耳听力敏感范围内的噪声可以有效地改善家用电器的静音效果。
具体的，在本步骤中降低最小载波频率的值可通过如下方法进行：
在每经过预设时间间隔时将最小载波频率减小基波频率。
比如，通过如下计算公式对最小载波频率减小：
f0＝(n-0.5+N)f-(N1-N)f；
其中，f0为第N1个预设时间间隔后的最小载波频率，(n-0.5)f为起始的最小载波频率，(n-0.5+N)f为经过S3后的最小载波频率，N为S3中经过预设时间间隔的次数，f为基波频率，N1为经过预设时间间隔的总次数。
在本实施例中，预设时间间隔可以按使用效果自行设定良好的时间间隔，比如家用电器的噪声过大时，可以将该时间间隔适当减小，以降低谐波的幅值。
在本实施例中，获取电机电流的基波频率，具体包括：
通过无位置观测算法计算电机的转速，作为基波频率，还可以通过转速传感器获取到电机的转速，或者在电机的转轴上设置检测设备，通过检测设备检测电机的转速。
如图2所示，本发明实施例提供了一种抑制电机电流谐波的控制系统，控制系统包括处理器、存储器；处理器用于执行存储器中存储的控制程序，以实现上述任一实施例的控制方法。
对上述实施例中的系统或装置提供用于记录可以实现上述实施例的功能的软件程序的程序代码的存储介质，并通过系统或装置的计算机(或CPU或MPU)读取并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读出的程序代码本身执行上述实施例的功能，而存储程序代码的存储介质构成本发明实施例。
作为用于提供程序代码的存储介质，例如软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失存储卡、ROM、以及类似物都可以使用。
上述实施例的功能不仅可以通过由计算机执行读出的程序代码来实现，而且也可以通过在计算机上运行的OS(操作系统)根据程序代码的指令执行的一些或全部的实际处理操作来实现。
此外，本发明实施例还包括这样一种情况，即在从存储介质读出的程序代码被写入被插入计算机的功能扩展卡之后，或者被写入和计算机相连的功能扩展单元内提供的存储器之后，在功能扩展卡或功能扩展单元中包括的CPU或类似物按照程序代码的命令执行部分处理或全部处理，从而实现上述实施例的功能。
本发明实施例提供了一种计算机可存储介质，计算机可存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述任一实施例的控制方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种抑制电机电流谐波的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
S1、设置电机电流的载波频率变化范围，并获取电机电流的基波频率；
S2、根据所述载波频率变化范围和所述基波频率计算符合所述载波频率变化范围的最小载波频率；
所述根据所述载波频率变化范围和所述基波频率计算符合所述载波频率变化范围的最小载波频率，具体包括：
根据如下计算公式计算所述最小载波频率：
Mmin≤((n-0.5)×f)min；
其中，M为所述载波频率变化范围，f为所述基波频率；n为正整数；
获取满足上述公式的n，并将(n-0.5)×f作为所述最小载波频率；
S3、在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率增大，直至所述最小载波频率不符合所述载波频率变化范围，执行S4；
S4、在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率减小，当所述最小载波频率不符合所述载波频率变化范围时，执行S1～S4。
2.根据权利要求1所述的抑制电机电流谐波的控制方法，其特征在于，所述S3具体包括：
在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率的值增大一个基波频率的值。
3.根据权利要求2所述的抑制电机电流谐波的控制方法，其特征在于，所述在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率增大，具体包括：
通过如下计算公式将所述最小载波频率增大：
f0＝(n-0.5)f+N1f；
其中，f0为第N1个预设时间间隔后的最小载波频率，(n-0.5)f为起始的最小载波频率，f为所述基波频率，N1为经过预设时间间隔的总次数。
4.根据权利要求1所述的抑制电机电流谐波的控制方法，其特征在于，所述S4具体包括：
在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率的值减小一个基波频率的值。
5.根据权利要求4所述的抑制电机电流谐波的控制方法，其特征在于，所述在每经过预设时间间隔时将所述最小载波频率减小，具体包括：
通过如下计算公式对所述最小载波频率减小：
f0＝(n-0.5+N)f-(N1-N)f；
其中，f0为第N1个预设时间间隔后的最小载波频率，(n-0.5)f为起始的最小载波频率，(n-0.5+N)f为经过S3后的最小载波频率，N为所述S3中经过预设时间间隔的次数，f为所述基波频率，N1为经过预设时间间隔的总次数。
6.根据权利要求1～5中任一所述的抑制电机电流谐波的控制方法，其特征在于，所述获取电机电流的基波频率，具体包括：
通过无位置观测算法计算所述电机的转速，作为所述基波频率。
7.一种抑制电机电流谐波的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括处理器、存储器；所述处理器用于执行所述存储器中存储的控制程序，以实现权利要求1～6中任一项所述的控制方法。
8.一种计算机可存储介质，其特征在于，所述计算机可存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求1～6中任一项所述的控制方法。
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