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清远登高车出租, 惠州登高车出租, 从化登高车出租    不同开关频率下的谐波电流补偿效果仿真验证方法?
新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2022-08-194    文字:【】【】【

       清远登高车出租,  惠州登高车出租,  从化登高车出租    不同开关频率下的谐波电流补偿效果仿真验证方法?     为了验证谐波电流补偿算法对扭矩抑制的效果,使用Matlab搭建谐波电流补偿仿真模型,并对比不同开关频率下谐波补偿下的扭矩波动,验证提高开关频率对谐波电流补偿的改善效果。

 

      1. 谐波电流补偿仿真的谐波检测: 基于SVPWM的谐波补偿功能输入为基波参考量,为了实现谐波输入,在调制环节实现5,7,11,13次谐波的注入,可以通过使能开关实现谐波信号的独立注入,在仿真中定义th5_enth7_enth11_enth13_en四个变量来控制具体次谐波的注入,在控制系统中增加谐波检测模块,在坐标变换之后,通过低通滤波器来实现,将5次谐波的dq轴电流和7 次谐波的dq轴电流提取出来。但是通过低通滤波器检测的57次谐波电流仍然存在一定波动。所以检测出来的谐波精度将直接影响谐波补偿的效果。为便于观察,仿真数据中的波形全部转换为静止的坐标系。  

                 

       2. 谐波电流补偿仿真的谐波计算: 在控制模型中增加谐波电压计算环节,增加谐波补偿功能的SVPWM的永磁同步电机控制整体仿真模型。  从增加谐波补偿的永磁同步电机控制系统仿真模型可以看出: 其中谐波补偿环节分别注入571113次谐波. 整个控制系统采用矢量控制,具有转速闭环和电流闭环,同时在基波电流环基础上增加了谐波电流环,实现转速和转矩的闭环控制。由于采用id等于0控制,转速信号的目标值与实际值的偏差,经PI控制器调节,直接给到q轴电流。将实际三相电流通过坐标变换,转换为𝑖/𝑖𝑞参与PI控制,得到𝑈/𝑈𝑞通过park逆变换得到𝑈𝑈,最后叠加谐波电压,输入到SVPWM模块,最终输出PWM信号,控制永磁同步电机。 转速环工作原理为将电机的实际转速与目标转速的差值作为PI调节器的输入,通过PI调节输出到电流指令。 电流环模块其工作原理为:首先对电机的实际电流进行坐标变换得到变换电流,然后获取变换电流与指令电流差值,将差值作为输入给到PI调节器,输出dUqU指令。对于理想的电流环PI控制器,实际仿真时一般会进行离散化,增加零阶保持器模块来模拟现实控制器离散控制的情况。 Clark模块将三相交流坐标系转换为两相直流坐标系;Park模将两相静止坐标系转换为两相旋转坐标系;Anti_Park模块将两相旋转坐标系转换为两相静止坐标系。 

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       3. 无谐波电流补偿算法的仿真结果 分别关闭和打开谐波补偿开关,运行仿真模型,获得电机三相电流仿真波形:未加谐波补偿的永磁同步电机正常工作时,从定子的三相交流电流可以看出,电流波形正弦度较差,存在比较严重的失真,且谐波含量较高。这是因为功率器件的死区时间导致。 然后在控制系统中增加谐波检测模块,通过低通滤波器识别出5 7 次谐波。其中5次谐波的d 轴、q 轴分量。 低通滤波器提取的𝒊𝟓𝒊𝟓为便于观察,仿真数据中的波形全部转换为静止的坐标系, 静止坐标系下的5次分量 按照上述方法提取7次谐波的d 轴、q 轴分量。 低通滤波器提取的𝒊𝟕𝒊𝟕分量 7次谐波分量的仿真数据的波形全部转换为静止的坐标系。 静止坐标系下的7次分量在坐标变换之后,通过低通滤波器和均值滤波,将5次谐波的dq轴电流和7 次谐波的dq轴电流提取出来,但是通过低通滤波器检测的5 7次谐波电流仍然存在一定波动。所以检测出来的谐波精度将直接影响谐波补偿的效果。 运行仿真模型,观测电机输出转矩波动。如图4.19所示,未开启谐波补偿功能时电机扭矩波动峰峰值为±0.8N·m 

 

 

       4. 加入不同开关频率的谐波电流补偿后的仿真结果: 加入谐波补偿以后,电机电流明显更加正弦,转矩波动也变小。可以看出,在加入谐波补偿后,电机的三相电流波形更加正弦,谐波含量明显减少,波形无明显失真。同时,相比于使用8kHz开关频率进行谐波补偿,20kHz的电机三相电流更加正弦。 增加谐波补偿后,电机转矩波动幅度可以看出:其中8kHz下转矩波动幅值为±0.55N·m20kHz下转矩波动幅值仅为±0.2N·m20kHz下,电机转矩波动幅值约为8kHz下的1/3,相比不加谐波补偿功能,扭矩波动幅值仅为其1/4。对应着电机的转子位置,分别观测8kHz20kHz开关频率下电机的转矩脉动,其中20kHz开关频率下转矩脉动幅值更小。 

 

 

       整个过程中由于先设置的转速控制,需要利用大扭矩来快速提升转速,达到目标转速后,维持目标转速需要的转矩较小,所以会出现图中0s0.2s的波形。0.2s后控制模式设置为转矩模式,输出目标转矩5Nm,可以看出扭矩基本稳定,但是存在波动。在0.5s时刻加入谐波补偿,转矩波动明显变小。 上述控制采用的基波载波频率为8kHz20kHz固定载频,载频继续增加,转矩波动幅值将进一步减小。SiIGBT通常最高开关频率只能用到10kHz以下,提高开关频率将带来损耗的大幅上升。而SiC MOSFET的开关频率可以提高到20kHz以上,且开关损耗在SiC功率器件总损耗中占比较较小,随着开关频率的升高,谐波补偿带来的转矩波动抑制效果更为显著,整个电机控制系统的NVH水平也将进一步提升。 

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点击次数:418  更新时间:2022-08-19  【打印此页】  【关闭

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