CN117938006A - 电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及存储介质 - Google Patents

电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及存储介质 Download PDF

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CN117938006A CN202211259904.7A CN202211259904A CN117938006A CN 117938006 A CN117938006 A CN 117938006A CN 202211259904 A CN202211259904 A CN 202211259904A CN 117938006 A CN117938006 A CN 117938006A
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Midea Welling Motor Technology Shanghai Co Ltd
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Abstract

本申请提出了一种电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及存储介质，根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换滤波得到n次谐波电流分量；对n次谐波电流分量进行反馈控制得到第一n次谐波控制电压；根据与目标谐波次数n对应的预设电感参数对n次谐波电流分量进行前馈控制得到第二n次谐波控制电压，预设电感参数由历史的期望n次谐波控制电压调整得到；根据第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压得到当前的期望n次谐波控制电压；对当前的期望n次谐波控制电压进行反变换得到n次谐波的交流期望电压，根据n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号。不但能提升谐波抑制的响应速度和动态性能，还降低了计算错误和系统振荡等问题。

Description

电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及存储介质
技术领域
本申请涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及存储介质。
背景技术
在电机控制中，主要通过控制其电流实现转矩的输出。电流中除了包含基波电流外还含有丰富的电流谐波。电流谐波的存在使得电机的总输出电流增大，不仅没有产生有效的输出矩阵，还增加了转矩脉动，使得输出转矩不够平稳，这就产生了电机或者电动汽车整车的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)问题，此外，电流谐波还会带来诸如电机损耗增大、效率降低等问题，因此降低电流谐波对系统的影响至关重要。
而目前的电流谐波抑制方法主要包括反馈控制和前馈控制，由于反馈控制的响应速度和动态性能较差，因此往往需要搭配前馈控制共同对电流谐波进行控制。但是，由于电机电感是电机控制中的核心参数，其数值会根据电流大小而改变，并且电感在高频电流下的对应关系还不明确，因此，如果搭配使用响应速度极快的前馈控制，则会容易产生计算错误、系统振荡等问题。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及存储介质，不但能够提升系统谐波抑制的响应速度和动态性能，而且还能够降低计算错误和系统振荡等问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种电机谐波控制方法，包括：根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量；对所述n次谐波电流分量进行反馈控制计算，得到第一n次谐波控制电压；根据与所述目标谐波次数n对应的预设电感参数对所述n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，其中，所述预设电感参数由历史的期望n次谐波控制电压调整得到；根据所述第一n次谐波控制电压和所述第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压；根据所述目标谐波次数n对所述当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，根据所述n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号。
根据本申请的一些实施例，所述预设电感参数通过如下步骤调整得到：
获取历史指令电流、历史电机采样电流和历史的期望n次谐波控制电压；
当所述历史指令电流和所述历史电机采样电流的差值小于或等于预设阈值，根据所述历史的期望n次谐波控制电压对所述预设电感参数进行调整。
根据本申请的一些实施例，所述根据所述历史的期望n次谐波控制电压对所述预设电感参数进行调整，包括：
获取电机相电阻、历史电机电频率、历史谐波磁链和历史n次谐波电流分量；
根据所述电机相电阻、所述历史电机电频率、所述历史谐波磁链、所述历史n次谐波电流分量和所述历史的期望n次谐波控制电压进行参数反算，得到反算电感参数；
当所述反算电感参数和所述预设电感参数的变化幅度小于或等于预设幅度，将所述反算电感参数作为新的预设电感参数。
根据本申请的一些实施例，在所述得到反算电感参数之后，所述方法还包括：
当所述反算电感参数和所述预设电感参数的变化幅度大于所述预设幅度，保持所述预设电感参数不变。
根据本申请的一些实施例，不同的电机采样电流对应不同的电感电流对应关系，每个所述电感电流对应关系用于表征所述n次谐波电流分量和所述预设电感参数之间的对应关系。
根据本申请的一些实施例，所述根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量，包括：
根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流；
对所述dq坐标系下的谐波电流进行低通滤波，得到n次谐波电流分量。
根据本申请的一些实施例，所述根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流，包括：
对电机采样电流进行坐标系变换，得到dq坐标系下的反馈电流；
根据目标谐波次数n确定Park变换的角度；
根据所述Park变换的角度对所述dq坐标系下的反馈电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流。
根据本申请的一些实施例，根据与所述目标谐波次数n对应的预设电感参数对所述n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，包括：
获取电机相电阻、当前电机电频率、当前谐波磁链和与所述目标谐波次数n对应的预设电感参数；
根据所述电机相电阻、所述当前电机电频率、所述当前谐波磁链、所述预设电感参数和所述n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到计算电压；
对所述计算电压进行电压取反，得到第二n次谐波控制电压。
根据本申请的一些实施例，根据所述第一n次谐波控制电压和所述第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压，包括：
对所述第一n次谐波控制电压和所述第二n次谐波控制电压进行相加，得到当前的期望n次谐波控制电压。
根据本申请的一些实施例，所述根据所述目标谐波次数n对所述当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，包括：
根据所述目标谐波次数n确定IPark变换的角度；
根据所述IPark变换的角度对所述当前的期望n次谐波控制电压进行坐标系反变换，得到n次谐波的交流期望电压。
根据本申请的一些实施例，所述根据所述n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号，包括：
对所述n次谐波的交流期望电压和所述电机采样电流的基波对应的指令电压进行相加，得到SVPWM输入电压；
将所述SVPWM输入电压输入至SVPWM模块，生成谐波控制信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种控制器，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行如上述第一方面所述的电机谐波控制方法。
第三方面，本申请实施例提供了一种电机，包括如上述第二方面所述的控制器。
第四方面，本申请实施例提供了一种电动汽车，包括如上述第三方面所述的电机。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第一方面所述的电机谐波控制方法。
根据本申请实施例的技术方案，包括但不限于如下技术效果：首先，本申请实施例会根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量；接着，再对n次谐波电流分量进行反馈控制计算，得到第一n次谐波控制电压；然后，再根据与目标谐波次数n对应的预设电感参数对n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，其中，预设电感参数由历史的期望n次谐波控制电压调整得到；接着，再根据第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压；最后，根据目标谐波次数n对当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，根据n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号。本申请实施例的电机谐波控制方法同时兼备了反馈控制和前馈控制，首先，由于前馈控制的响应速度较快，因此能够弥补反馈控制的响应速度；其次，前馈控制还能够有效降低反馈控制的压力，使得反馈控制计算的第一n次谐波控制电压只占当前的期望n次谐波控制电压的一小部分，即反馈控制部分仅做微调作用，从而显著提高谐波控制的动态性能；另外，由于前馈控制部分加入了参数反算过程，即前馈控制部分中所采用的预设电感参数是通过历史的期望n次谐波控制电压不断调整得到的，因此能够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是本申请一个实施例提供的用于执行电机谐波控制方法的系统架构平台的结构示意图；
图2是本申请一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图3是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图4是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图5是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图6是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图7是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图8是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图9是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图10是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图11是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图；
图12是本申请一个实施例提供的电机谐波控制方法的整体流程图；
图13是本申请一个实施例提供的电机谐波控制方法中参数反算过程的具体流程图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
在一些情形下，在现在的各种应用中，电机作为动力部件，起着举足轻重的核心作用。例如，对于电动汽车，其通过控制电机输出来产生扭矩马力，使得整车能够行驶驱动。
在电机控制中，主要通过控制其电流来实现转矩的输出。而在一般的电流控制中，除了光滑的正弦电流即基波电流之外，往往还存在丰富的电流谐波含量。电流谐波的存在使得电机总的输出电流增大，不仅没有产生有效的输出转矩，还增加了转矩脉动，使得输出转矩不够平稳。这就产生了电机或者整车的NVH问题，即人能够感受到的振动噪音。此外，电流谐波还会带来很多其他问题，例如电机损耗增大、效率降低、EMC问题等等。这些问题会影响整个系统的输出，因此需要对其进行改善。
普通电机控制中，一般都对基波电流进行控制，将交流的基波电流进行坐标变换转化到直流坐标系上，即对直轴电流和交轴电流进行控制。在此情况下，如果不对谐波电流进行专门的控制，则会产生上述各项电机与系统问题。而在目前的一些谐波控制中，由于受电机的运行工况影响较大，尤其是运行范围较广、运行环境变化的场景。因此，需要一种考虑工况变化的优化的电流谐波控制方法，来对电机谐波进行有效控制，从而解决NVH和损耗等问题。
此外，在电机控制中，电机电感是电机的核心参数，其会受到电流大小的影响而改变。在基波的控制系统中，可以对其进行测试和标定，但在谐波系统中，虽然有相关的数学模型，但电感在高频电流下的对应关系还不明确，在这种情况下，如果使用响应速度极快的前馈控制，则容易产生计算错误，系统振荡等问题，因此往往在电机不确定或有多种电机可选的情况下，谐波抑制算法还是选择反馈控制，其响应速度、动态性能还是会受到影响。
基于上述情况，本申请实施例提供了一种电机谐波控制方法、控制器、电机、电动汽车及计算机可读存储介质，不但能够弥补反馈控制的响应速度，并且还能够提高谐波控制的动态性能，而且还够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。
如图1所示，图1是本申请一个实施例提供的用于执行电机谐波控制方法的系统架构平台的示意图。
本申请实施例的系统架构平台100包括一个或多个处理器110和存储器120，图1中以一个处理器110及一个存储器120为例。
处理器110和存储器120可以通过总线或者其他方式连接，图1中以通过总线连接为例。
存储器120作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器120可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器120可选包括相对于处理器110远程设置的存储器120，这些远程存储器可以通过网络连接至该系统架构平台100。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的装置结构并不构成对系统架构平台100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在图1所示的系统架构平台100中，处理器110可以用于调用存储器120中储存的电机谐波控制程序，从而实现电机谐波控制方法。
基于上述系统架构平台的硬件结构，下面提出本申请的电机谐波控制方法的各个实施例。
如图2所示，图2是本申请一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。该电机谐波控制方法包括但不限于有步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S400和步骤S500。
步骤S100、根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量；
步骤S200、对n次谐波电流分量进行反馈控制计算，得到第一n次谐波控制电压；
步骤S300、根据与目标谐波次数n对应的预设电感参数对n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，其中，预设电感参数由历史的期望n次谐波控制电压调整得到；
步骤S400、根据第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压；
步骤S500、根据目标谐波次数n对当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，根据n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号。
在一实施例中，电机采样电流为abc坐标系下的电流，与电机的三相对应，而n次谐波电流分量为dq坐标系下的电流，本申请实施例可以根据目标谐波次数n对电机采样电流进行坐标系变换以及进行低通滤波，得到n次谐波电流分量。然后，针对n次谐波电流分量分别进行反馈控制计算和前馈控制计算，分别得到第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压；接着，再根据第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压得到当前的期望n次谐波控制电压；接着，根据目标谐波次数n对当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，将dq坐标系下的当前的期望n次谐波控制电压反变换成abc坐标系下的n次谐波的交流期望电压，然后将n次谐波的交流期望电压输入到SVPWM模块执行处理，n次谐波的交流期望电压与基波电压相加后生成PWM信号，进而控制电机的驱动器的动作，实现整套谐波电流控制和电机控制。
值得注意的是，本申请实施例的电机谐波控制方法同时兼备了反馈控制和前馈控制，首先，由于前馈控制的响应速度较快，因此能够弥补反馈控制的响应速度；其次，前馈控制还能够有效降低反馈控制的压力，使得反馈控制计算的第一n次谐波控制电压只占当前的期望n次谐波控制电压的一小部分，即反馈控制部分仅做微调作用，从而显著提高谐波控制的动态性能；另外，由于前馈控制部分加入了参数反算过程，即前馈控制部分中所采用的预设电感参数是通过历史的期望n次谐波控制电压不断调整得到的，因此能够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
可以理解的是，上述反馈控制可以但不限于是PI(Proportional Integral，比例-积分)控制，也可以是其他的反馈控制方式，如PR(Proportion Resonant，比例-谐振)控制等，本申请实施例对反馈控制的类型不作具体限定。
下面分别对上述各个步骤中的处理过程做出详细的说明。
另外，如图3所示，图3是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述预设电感参数的调整过程，包括但不限于有步骤S610和步骤S620。
步骤S610、获取历史指令电流、历史电机采样电流和历史的期望n次谐波控制电压；
步骤S620、当历史指令电流和历史电机采样电流的差值小于或等于预设阈值，根据历史的期望n次谐波控制电压对预设电感参数进行调整。
在一实施例中，本申请实施例会获取以往的电机谐波控制过程中的历史电机采样电流、历史指令电流和历史的期望n次谐波控制电压，接着计算历史指令电流和历史电机采样电流的差值，如果该差值小于或等于预设阈值，则就基于历史的期望n次谐波控制电压来调整预设电感参数。
可以理解的是，关于上述的预设阈值，可以是预先设置的。
另外，如图4所示，图4是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S620中的根据历史的期望n次谐波控制电压对预设电感参数进行调整，包括但不限于有步骤S710、步骤S720和步骤S730。
步骤S710、获取电机相电阻、历史电机电频率、历史谐波磁链和历史n次谐波电流分量；
步骤S720、根据电机相电阻、历史电机电频率、历史谐波磁链、历史n次谐波电流分量和历史的期望n次谐波控制电压进行参数反算，得到反算电感参数；
步骤S730、当反算电感参数和预设电感参数的变化幅度小于或等于预设幅度，将反算电感参数作为新的预设电感参数。
在一实施例中，对预设电感参数进行调整的过程中，本申请实施例会获取以往的电机谐波控制过程中的历史电机电频率、电机相电阻、历史谐波磁链和历史n次谐波电流分量，并基于上述参数来反算出前馈控制计算中的参数，得到反算电感参数，如果该反算电感参数预设电感参数之间的变化幅度小于或等于预设幅度，则本申请实施例就会将反算电感参数作为新的预设电感参数。
可以理解的是，关于上述的预设幅度，可以是预先设置的。
另外，如图5所示，图5是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S620中的根据历史的期望n次谐波控制电压对预设电感参数进行调整，包括但不限于有步骤S810、步骤S820和步骤S830。
步骤S810、获取电机相电阻、历史电机电频率、历史谐波磁链和历史n次谐波电流分量；
步骤S820、根据电机相电阻、历史电机电频率、历史谐波磁链、历史n次谐波电流分量和历史的期望n次谐波控制电压进行参数反算，得到反算电感参数；
步骤S830、当反算电感参数和预设电感参数的变化幅度大于预设幅度，保持预设电感参数不变。
在一实施例中，对调整预设电感参数的过程中，本申请实施例会获取以往的电机谐波控制过程中的历史电机电频率、电机相电阻、历史n次谐波电流分量和历史谐波磁链，并基于上述参数来反算出前馈控制计算中的参数，得到反算电感参数，如果该反算电感参数预设电感参数之间的变化幅度大于预设幅度，则本申请实施例就会保持预设电感参数不变。
需要说明的是，不同的电机采样电流对应不同的电感电流对应关系，每个电感电流对应关系用于表征n次谐波电流分量和预设电感参数之间的对应关系。
另外，如图6所示，图6是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S100中的根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量，包括但不限于有步骤S910和步骤S920。
步骤S910、根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流；
步骤S920、对dq坐标系下的谐波电流进行低通滤波，得到n次谐波电流分量。
在一实施例中，电机采样电流为abc坐标系下的电流，与电机的三相对应。为了更好进行进行谐波控制，将电机的采样电流从abc坐标系转换到dq坐标系(abc坐标系到dq坐标系的转换公式为公知数学变换公式)。将转换得到的dq坐标系的电流输入到谐波电流变换模块中，执行上述步骤S910的处理。步骤S910的变换根据目标谐波次数n确定，使得变换后的电流与n次谐波相关。根据需要抑制的谐波次数n确定变换角度，从而将dq坐标系的电流变换成dq坐标系下的谐波电流。将dq坐标系下的谐波电流输入到低通滤波器中执行步骤S920的处理进行低通滤波，将不需要谐波控制的非n次谐波的电流分量去除，留下n次谐波电流分量。
另外，如图7所示，图7是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S910中的根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流，包括但不限于有步骤S1010、步骤S1020和步骤S1030。
步骤S1010、对电机采样电流进行坐标系变换，得到dq坐标系下的反馈电流；
步骤S1020、根据目标谐波次数n确定Park变换的角度；
步骤S1030、根据Park变换的角度对dq坐标系下的反馈电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流。
在一实施例中，电机采样电流处于abc坐标系，例如通过电流采样传感器等器件可以测得电机的原始的三相电流的大小。基于abc坐标系与dqO坐标系的变换公式，可以将电机的采样电流变换成dq坐标系下的反馈电流(包括d轴反馈电流和q轴反馈电流)，然后根据目标谐波次数n确定park变换的角度，根据角度代入park变换公式，可以计算得到dq坐标系下的谐波电流。其中park变换的角度与需要变换的谐波次数n相关，如需要提取5次谐波，则角度为电机角度的-6倍，即-6θ，如需要提取7次谐波，则角度为电机角度的6倍，即6θ，如需要提取11次谐波，则角度为电机角度的-12倍，即-12θ，如需要提取13次谐波，则为12θ，以此类推。根据park变换公式：
id＝iα*cosθ+iβ*sinθ
iq＝-iα*sinθ+iβ*cosθ
将谐波对应的角度(如-6θ)代入上式的θ，将d轴反馈电流和q轴反馈电流分别代入上述的iα和iβ，从而计算得到dq坐标系下的谐波电流(包括d轴谐波电流和q轴谐波电流)。
另外，如图8所示，图8是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S300中的根据与目标谐波次数n对应的预设电感参数对n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，包括但不限于有步骤S1110、步骤S1120和步骤S1130。
步骤S1110、获取电机相电阻、当前电机电频率、当前谐波磁链和与目标谐波次数n对应的预设电感参数；
步骤S1120、根据电机相电阻、当前电机电频率、当前谐波磁链、预设电感参数和n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到计算电压；
步骤S1130、对计算电压进行电压取反，得到第二n次谐波控制电压。
在一实施例中，在前馈控制计算中，本申请实施例会根据谐波数学模型的公式进行谐波电压的计算，得到计算电压；然后，将数学模型中的计算电压取反，将对应的负向电压作为第二n次谐波控制电压。
另外，如图9所示，图9是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S400中的根据第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压，包括但不限于有步骤S1200。
步骤S1200、对第一n次谐波控制电压和第二n次谐波控制电压进行相加，得到当前的期望n次谐波控制电压。
在一实施例中，当根据反馈控制计算得到第一n次谐波控制电压、以及根据前馈控制计算得到第二n次谐波控制电压之后，本申请实施例就会讲两部分控制计算得到的n次谐波控制电压进行叠加，得到当前的期望n次谐波控制电压。
另外，如图10所示，图10是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S500中的根据目标谐波次数n对当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，包括但不限于有步骤S1310和步骤S1320。
步骤S1310、根据目标谐波次数n确定IPark变换的角度；
步骤S1320、根据IPark变换的角度对当前的期望n次谐波控制电压进行坐标系反变换，得到n次谐波的交流期望电压。
在一实施例中，由于在步骤S1010至步骤S1030中对电机采样电流进行了坐标系的变换，变换到dq坐标系上，在经过低通滤波器和谐波反馈控制模块后，输出的电压仍然是dq坐标系下的电压，因此在最终生成PWM控制信号之前，需要进行坐标系的反变换，变换到αβ坐标系中。具体地，对于dq坐标系下的n次谐波控制电压(包括d轴n次谐波控制电压和q轴n次谐波控制电压)，根据IPark变换(反Park变换)将n次谐波控制电压转换到αβ坐标系中，得到n次谐波的交流期望电压，其中IPark变换的角度与需要变换的谐波次数n相关，如需要提取5次谐波，则角度为电机角度的-6倍，即-6θ，如需要提取7次谐波，则角度为电机角度的6倍，即6θ，如需要提取11次谐波，则角度为电机角度的-12倍，即-12θ，如需要提取13次谐波，则为12θ，以此类推。IPark变换公式类似，根据park变换公式可以容易得到，也是公知数学公式，在此不再写出。
另外，如图11所示，图11是本申请另一个实施例提供的电机谐波控制方法的流程图。关于上述步骤S500中的根据n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号，包括但不限于有步骤S1410和步骤S1420。
步骤S1410、对n次谐波的交流期望电压和电机采样电流的基波对应的指令电压进行相加，得到SVPWM输入电压；
步骤S1420、将SVPWM输入电压输入至SVPWM模块，生成谐波控制信号。
在一实施例中，在加法器处输入n次谐波的交流期望电压和电机采样电流的基波对应的指令电压，得到的SVPWM输入电压输入到SVPWM模块，最后得到谐波控制信号。由于n次谐波的交流期望电压在αβ坐标系中表示，因此电机采样电流的基波对应的参考电压也相应在αβ坐标系中表示，相当于本申请实施例的加法器有两个，一个加法器是针对α轴的电压进行相加，另一个加法器是针对β轴的电压进行相加。
总之，获得谐波坐标系下的电流反馈后，经过LPF滤波器，获得需要的n次谐波电流直流量，对该谐波电流进行谐波反馈控制，获得期望的谐波直流电压，对该电压进行电压变换，获得谐波的交流电压，将该电压与基波的指令电压相加后，作为SVPWM模块的输入，经过SVPWM的调制，输出最终传给控制器的PWM波。经过这样的谐波控制，可以有效抑制电流中的希望抑制的谐波，如5次谐波,7次,11次,13次等，从而解决NVH、损耗等问题。
基于上述电机谐波控制方法的各个实施例，下面分别提出本申请的电机谐波控制方法的各个整体实施例。
如图12所示，图12是本申请一个实施例提供的电机谐波控制方法的整体流程图。该整体流程图的具体步骤如下：
步骤一：进行谐波PI计算部分流程：
(1)对电流采样与变换后输入的电流反馈值，即直轴电流反馈Idfdb和Iqfdb，进行Park变换(Park变换为公知数学变换公式)，其中Park变换的角度根据需要变换的谐波次数相关，如需要提取5次谐波，则角度为电机角度的-6倍，即-6θ，如提取7次谐波，则为6θ；提取11次谐波，则为-12θ，提取13次谐波，则为12θ，以此类推。经过Park变换后，得到每一个需要提取谐波次数的电流量Idhar和Iqhar。
(2)对Idhar和Iqhar进行低通滤波，将其他不需要抑制的谐波次数电流进行滤除，获得n次谐波电流直流量Id_n和Iq_n。该步骤中，根据LPF滤波器的截止频率ωc，结合电机控制芯片内的周期Ts，进行数字滤波器的设计。本申请实施例中，以二阶Butterworth为例，进行二阶LPF的设计，其中，本申请实施例不仅局域于该种滤波器，其他各种滤波器，无论是一阶、二阶或者高阶滤波器，均在该范围内。其中，二阶Butterworth的滤波器传递函数为：
将该传递函数离散化之后，带入截止频率ωc和周期Ts，即可完成滤波器设计。完成设计之后，对Idhar和Iqhar执行低通滤波处理，从而得到n次谐波电流直流量Id_n和Iq_n。
(3)对于需要抑制的n次谐波电流直流量Id_n和Iq_n，分别进行d轴和q轴反馈控制(反馈控制为电机控制行业的公知技术)，得到期望的n次谐波控制电压Ud_PI_n和Uq_PI_n。
步骤二：进行前馈计算部分流程：
(1)获取Ld_n和Lq_n(n次谐波对应的电感参数)的初始表格，该表格由用户导入，可以通过仿真数据、基波模型数据、标定数据、经验数据等多种方式获得。
(2)根据谐波数学模型的公式，进行谐波电压的计算，以5次谐波和7次谐波为例，谐波电压模型如下：
(3)将数学模型中的计算电压取反，将对应的负向电压作为前馈输出电压Ud_FW_n和Uq_FW_n。
步骤三：将谐波PI输出的电压与前馈计算输出电压，相加合成，得到实际期望的直流电压Ud_n和Uq_n。
步骤四：根据实际期望的直流电压Ud_n和Uq_n，进行前馈计算中电感系数的参数反算，如图13所示，图13是本申请一个实施例提供的电机谐波控制方法中参数反算过程的具体流程图，包括以下几个小步骤：
(1)计算当前指令电流与步骤二中表格的寻址坐标(Idfdb，Iqfdb)和最近工作点的差值，判断该差值与设定的电流差值阈值，若小于等于该阈值，则执行如下的第(2)步，否则不进行参数反算。
(2)根据步骤二中的数学模型公式进行反算Ld_n和Lq_n，其中R为相电阻值，不会改变，ω为电机电频率，可以在控制器中读取，电流均在步骤一中获取，谐波磁链Ψf可以通过仿真获得。
(3)在该轮参数反算中，判断反算得到的电感的变化幅度，是否小于等于设定的电感变换阈值，若小于等于，则将反算得到的电感数值Ld_n和Lq_n，写入表格中，覆盖表格之前对应点的数据，否则无动作，等待下一轮下一个工作点的参数反算。
(4)如果电机运行过程中，表格中的各个工作点都遍历过之后，则可以形成完善的前馈表格，在此表格中，电流变化对于谐波模型中电感的影响，就可以得到完全的体现。在最终的输出电压中，前馈电压则占了绝大部分比例，或者全部为前馈电压，这种情况下，控制器能够快速响应电流谐波，而不受反馈控制系统渐变过程的影响，系统谐波抑制的动态性能能够得到大幅提升。
步骤五：对期望的直轴n次谐波控制电压Ud_n和Uq_n，进行反Park即IPark变换(IPark变换为公知数学变换公式)，其中IPark的角度也需要根据谐波次数进行对应。经过IPark变换后，得到n次谐波对的交流期望电压Ualpha_n和Ubeta_n。
步骤六：将所有各次谐波的交流期望电压Ualpha_n和Ubeta_n，与基波的指令电压Ualpha_ref和Ubeta_ref分别相加，作为SVPWM模块的输入(SVPWM为电机控制公知技术)，用来生成PWM波，进而控制驱动器的动作，实现整套谐波电流控制与电机控制。
基于上述的系统架构平台和电机谐波控制方法，下面分别提出本申请的控制器、电机、电动汽车和计算机可读存储介质的各个实施例。
另外，本申请的一个实施例提供了一种控制器，该控制器包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
需要说明的是，本实施例中的控制器，可以包括如图1所示实施例中的处理器和存储器，两者属于相同的申请构思，因此两者具有相同的实现原理以及有益效果，此处不再详述。
实现上述实施例的电机谐波控制方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例的控制方法。
根据本申请实施例的控制器的技术方案，同时兼备了反馈控制和前馈控制，首先，由于前馈控制的响应速度较快，因此能够弥补反馈控制的响应速度；其次，前馈控制还能够有效降低反馈控制的压力，使得反馈控制计算的第一n次谐波控制电压只占当前的期望n次谐波控制电压的一小部分，即反馈控制部分仅做微调作用，从而显著提高谐波控制的动态性能；另外，由于前馈控制部分加入了参数反算过程，即前馈控制部分中所采用的预设电感参数是通过历史的期望n次谐波控制电压不断调整得到的，因此能够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
值得注意的是，由于本申请实施例的控制器能够执行上述实施例的电机谐波控制方法，因此，本申请实施例的控制器的具体实施方式和技术效果，可以参照上述任一实施例的电机谐波控制方法的具体实施方式和技术效果。
另外，本申请的一个实施例提供了一种电机，该电机包括但不限于上述任一实施例的控制器。
值得注意的是，由于本申请实施例的电机包括上述实施例的控制器，而上述实施例的控制器能够执行上述实施例的电机谐波控制方法，因此，本申请实施例的电机的具体实施方式和技术效果，可以参照上述任一实施例的电机谐波控制方法的具体实施方式和技术效果。
根据本申请实施例的电机的技术方案，同时兼备了反馈控制和前馈控制，首先，由于前馈控制的响应速度较快，因此能够弥补反馈控制的响应速度；其次，前馈控制还能够有效降低反馈控制的压力，使得反馈控制计算的第一n次谐波控制电压只占当前的期望n次谐波控制电压的一小部分，即反馈控制部分仅做微调作用，从而显著提高谐波控制的动态性能；另外，由于前馈控制部分加入了参数反算过程，即前馈控制部分中所采用的预设电感参数是通过历史的期望n次谐波控制电压不断调整得到的，因此能够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
另外，本申请的一个实施例提供了一种电动汽车，该电动汽车包括但不限于上述任一实施例的电机。
值得注意的是，由于本申请实施例的电动汽车包括上述实施例的电机，而上述实施例的电机包括上述实施例的控制器，并且上述实施例的控制器能够执行上述实施例的电机谐波控制方法，因此，本申请实施例的电动汽车的具体实施方式和技术效果，可以参照上述任一实施例的电机谐波控制方法的具体实施方式和技术效果。
根据本申请实施例的电动汽车的技术方案，同时兼备了反馈控制和前馈控制，首先，由于前馈控制的响应速度较快，因此能够弥补反馈控制的响应速度；其次，前馈控制还能够有效降低反馈控制的压力，使得反馈控制计算的第一n次谐波控制电压只占当前的期望n次谐波控制电压的一小部分，即反馈控制部分仅做微调作用，从而显著提高谐波控制的动态性能；另外，由于前馈控制部分加入了参数反算过程，即前馈控制部分中所采用的预设电感参数是通过历史的期望n次谐波控制电压不断调整得到的，因此能够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
此外，本申请的一个实施例还提供了一种计算机的可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行上述的电机谐波控制方法。示例性地，执行以上描述的图2至图13中的方法步骤。
值得注意的是，由于本申请实施例的计算机可读存储介质能够实现上述实施例的电机谐波控制方法，因此，本申请实施例的计算机可读存储介质的具体实施方式和技术效果，可以参照上述任一实施例的电机谐波控制方法具体实施方式和技术效果。
根据本申请实施例的计算机可读存储介质的技术方案，同时兼备了反馈控制和前馈控制，首先，由于前馈控制的响应速度较快，因此能够弥补反馈控制的响应速度；其次，前馈控制还能够有效降低反馈控制的压力，使得反馈控制计算的第一n次谐波控制电压只占当前的期望n次谐波控制电压的一小部分，即反馈控制部分仅做微调作用，从而显著提高谐波控制的动态性能；另外，由于前馈控制部分加入了参数反算过程，即前馈控制部分中所采用的预设电感参数是通过历史的期望n次谐波控制电压不断调整得到的，因此能够使得前馈控制计算的参数更加准确，从而减少计算错误和系统振荡等问题。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包括计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本申请的较佳实施进行了具体说明，但本申请并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的共享条件下还可作出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包括在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (15)

1.一种电机谐波控制方法，其特征在于，包括：
根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量；
对所述n次谐波电流分量进行反馈控制计算，得到第一n次谐波控制电压；
根据与所述目标谐波次数n对应的预设电感参数对所述n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，其中，所述预设电感参数由历史的期望n次谐波控制电压调整得到；
根据所述第一n次谐波控制电压和所述第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压；
根据所述目标谐波次数n对所述当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，根据所述n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设电感参数通过如下步骤调整得到：
获取历史指令电流、历史电机采样电流和历史的期望n次谐波控制电压；
当所述历史指令电流和所述历史电机采样电流的差值小于或等于预设阈值，根据所述历史的期望n次谐波控制电压对所述预设电感参数进行调整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述历史的期望n次谐波控制电压对所述预设电感参数进行调整，包括：
获取电机相电阻、历史电机电频率、历史谐波磁链和历史n次谐波电流分量；
根据所述电机相电阻、所述历史电机电频率、所述历史谐波磁链、所述历史n次谐波电流分量和所述历史的期望n次谐波控制电压进行参数反算，得到反算电感参数；
当所述反算电感参数和所述预设电感参数的变化幅度小于或等于预设幅度，将所述反算电感参数作为新的预设电感参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述得到反算电感参数之后，所述方法还包括：
当所述反算电感参数和所述预设电感参数的变化幅度大于所述预设幅度，保持所述预设电感参数不变。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的方法，其特征在于，不同的电机采样电流对应不同的电感电流对应关系，每个所述电感电流对应关系用于表征所述n次谐波电流分量和所述预设电感参数之间的对应关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换和滤波，得到n次谐波电流分量，包括：
根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流；
对所述dq坐标系下的谐波电流进行低通滤波，得到n次谐波电流分量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据目标谐波次数n对电机采样电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流，包括：
对电机采样电流进行坐标系变换，得到dq坐标系下的反馈电流；
根据目标谐波次数n确定Park变换的角度；
根据所述Park变换的角度对所述dq坐标系下的反馈电流进行变换，得到dq坐标系下的谐波电流。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据与所述目标谐波次数n对应的预设电感参数对所述n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到第二n次谐波控制电压，包括：
获取电机相电阻、当前电机电频率、当前谐波磁链和与所述目标谐波次数n对应的预设电感参数；
根据所述电机相电阻、所述当前电机电频率、所述当前谐波磁链、所述预设电感参数和所述n次谐波电流分量进行前馈控制计算，得到计算电压；
对所述计算电压进行电压取反，得到第二n次谐波控制电压。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一n次谐波控制电压和所述第二n次谐波控制电压，得到当前的期望n次谐波控制电压，包括：
对所述第一n次谐波控制电压和所述第二n次谐波控制电压进行相加，得到当前的期望n次谐波控制电压。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标谐波次数n对所述当前的期望n次谐波控制电压进行反变换，得到n次谐波的交流期望电压，包括：
根据所述目标谐波次数n确定IPark变换的角度；
根据所述IPark变换的角度对所述当前的期望n次谐波控制电压进行坐标系反变换，得到n次谐波的交流期望电压。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述n次谐波的交流期望电压生成谐波控制信号，包括：
对所述n次谐波的交流期望电压和所述电机采样电流的基波对应的指令电压进行相加，得到SVPWM输入电压；
将所述SVPWM输入电压输入至SVPWM模块，生成谐波控制信号。
12.一种控制器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至11中任一所述的电机谐波控制方法。
13.一种电机，其特征在于，包括权利要求12所述的控制器。
14.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求13所述的电机。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至11中任一所述的电机谐波控制方法。
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