本发明公开了一种三相多谐波电流产生方法及装置，方法包括检测逆变器三相电流，得到第一频率反馈电流和第二频率反馈电流，对反馈电流分别进行各自频率电角度的坐标变换得到旋转坐标系下的直流量；将两种频率的电流指令值与相应频率的反馈电流的直流量做差，差值经变换产生q轴参考电压和d轴参考电压，并通过所述2套q轴参考电压和d轴参考电压与相应频率的电角度计算得到2个三相电压占空比；2个三相电压占空比经调制后得到开关信号，开关信号经三相逆变产生三相多谐波电流。装置包括减法器、电流控制器、加法器、调制模块、三相逆变器和电流检测模块。本发明引入电流检测模块，并采用工业广泛应用的PI控制器，动态响应快，通用性和可靠性强。
1.一种三相多谐波电流产生方法，其特征在于，包括：
实时检测逆变器三相电流，得到第一频率反馈电流和第二频率反馈电流，对所述第一频率反馈电流和所述第二频率反馈电流分别进行各自频率电角度的静止坐标到旋转坐标变换得到各自旋转坐标系下的直流量；所述第一频率反馈电流是所述三相电流和所述三相电流的共轭之和通过1/2振幅衰减器后得到的；所述第二频率反馈电流是所述三相电流和所述三相电流的共轭之差通过1/2振幅衰减器后得到的；所述三相电流的共轭为上一时刻第一频率的反馈电流减去第二频率的预测电流；所述第二频率的预测电流为旋转坐标下第二频率的电压指令通过负载模型反算，并经过第二频率电角度的静止坐标到旋转坐标变换得到；
将两种频率的电流指令值与相应频率的反馈电流的直流量做差，差值经变换产生q轴参考电压和d轴参考电压，并通过2套q轴参考电压和d轴参考电压与相应频率的电角度进行旋转坐标到静止坐标变换得到2个三相电压占空比；
所述2个三相电压占空比经调制后得到开关信号，所述开关信号经三相逆变产生三相多谐波电流。
2.一种三相多谐波电流产生装置，其特征在于，包括第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、第一电流控制器、第二电流控制器、加法器、调制模块、三相逆变器和电流检测模块；
q轴第一频率电流指令和q轴第一频率反馈电流的直流量作为所述第一减法器的输入，d轴第一频率电流指令和d轴第一频率反馈电流的直流量作为所述第二减法器的输入，q轴第二频率电流指令和q轴第二频率反馈电流的直流量作为所述第三减法器的输入，d轴第二频率电流指令和d轴第二频率反馈电流的直流量作为所述第四减法器的输入，所述第一减法器和所述第二减法器的输出作为所述第一电流控制器的输入，所述第三减法器和所述第四减法器的输出作为所述第二电流器的输入，所述第一电流器和所述第二电流器的输出作为所述加法器的输入，所述加法器的输出作为所述调制模块的输入，所述调制模块的输出作为所述三相逆变器的输入，所述三相逆变器的输出作为所述电流检测模块的输入，所述电流检测模块输出第一频率反馈电流的直流量和第二频率反馈电流的直流量。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电流控制器为PI控制器，每一个电流控制器包括2个PI控制器。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电流检测模块包括负载单元、加法器和1/2振幅衰减器。
一种三相多谐波电流产生方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于交流传动领域，更具体地，涉及一种三相多谐波电流产生方法及装置。
背景技术
[0002] 在电力电子功率变换器以及交流传动领域，在很多特殊应用场合下需要对三相交流电路注入谐波电流。由于谐波分量在基波旋转坐标系下仍然是一个交流分量，因此难以使用工业上广泛应用的PI(Proportional Integral，比例积分)控制器对谐波分量进行跟踪。传统方法往往采用PIR(Proportional Integral Resonant，比例积分谐振)控制器来同时跟踪谐波电流分量和基波分量。然而该方法的控制算法相较于PI控制器更复杂，另外必须提前设定谐振频率点，当谐波频率变化较大时跟踪效果也会相应变差。
发明内容
[0003] 针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种三相多谐波电流产生方法及装置，旨在解决现有技术算法复杂、谐波频率变化较大时跟踪效果差的问题。
[0004] 为实现上述目的，按照本发明的一方面，本发明提供了一种三相多谐波电流产生方法，包括实时检测逆变器三相电流，得到第一频率反馈电流和第二频率反馈电流，对反馈电流分别进行各自频率电角度的静止坐标到旋转坐标变换得到旋转坐标系下的直流量；将两种频率的电流指令值与相应频率的反馈电流的直流量做差，所述差值经变换产生q轴参考电压和d轴参考电压，并通过2套q轴参考电压和d轴参考电压与相应频率的电角度进行旋转坐标到静止坐标变换得到2个三相电压占空比；2个三相电压占空比经调制后得到开关信号，将所述开关信号经三相逆变产生三相多谐波电流。
[0005] 本发明将三相电路中两个频率的电流分离出来作为各谐波控制器的反馈变量，各频率的电流控制器分别控制各个频率电流的幅值，得出各自的电压占空比并根据电路叠加原理叠加到总的输出电压上，形成的反馈机制能能有效地跟踪谐波分量。
[0006] 进一步地，第一频率反馈电流是三相电流和三相电流的共轭之和通过1/2振幅衰减器运算得到的。
[0007] 进一步地，第二频率反馈电流是三相电流和三相电流的共轭之差通过1/2振幅衰减器运算得到的。
[0008] 进一步地，三相电流的共轭为上一时刻第一频率的反馈电流减去第二频率的预测电流。
[0009] 进一步地，第二频率的预测电流为旋转坐标下第二频率的电压指令通过负载模型反算，并经过第二频率电角度的静止坐标到旋转坐标变换得到的。
[0010] 按照本发明的另一方面，本发明提供了一种三相多谐波电流产生装置，包括第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、第一电流控制器、第二电流控制器、加法器、调制模块、三相逆变器和电流检测模块。
[0011] 其中，q轴第一频率电流指令和q轴第一频率反馈电流的直流量作为第一减法器的输入，d轴第一频率电流指令和d轴第一频率反馈电流的直流量作为第二减法器的输入，q轴第二频率电流指令和q轴第二频率反馈电流的直流量作为第三减法器的输入，d轴第二频率电流指令和d轴第二频率反馈电流的直流量作为第四减法器的输入，第一减法器和第二减法器的输出作为第一电流控制器的输入，第三减法器和第四减法器的输出作为第二电流器的输入，第一电流器和第二电流器的输出作为加法器的输入，加法器的输出作为调制模块的输入，调制模块的输出作为三相逆变器的输入，三相逆变器的输出作为电流检测模块的输入，电流检测模块输出第一频率反馈电流的直流量和第二频率反馈电流的直流量。
[0012] 进一步地，电流控制器为PI控制器，每一个电流控制器包括2个PI控制器。
[0013] 进一步地，电流检测模块包括负载单元、加法器和1/2振幅衰减器。
[0014] 通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0015] 1、本发明采用工业广泛应用的PI控制器，与传统PIR控制器相比算法简单，对任意频率的谐波分量都适用，通用性和可靠性强；
[0016] 2、本发明引入了电流检测模块，在控制周期内谐波电流跟踪相比传统控制方法动态响应更快，产生的三相多谐波电流能及时跟上电流指令；
[0017] 3、本发明将多频率电流混叠的信号中的谐波与基波分离，分别在不同的旋转坐标系下控制，谐波与基波可以独立控制，在不增加额外的计算空间前提下控制自由度更高；
[0018] 4、本发明无需增加额外的滤波电路，实现起来可以降低硬件电路成本。
附图说明
[0019] 图1是本发明公开的一种三相多谐波电流产生方法的电路连接图；
[0020] 图2是本发明实施例公开的一种三相多谐波电流产生方法的电流检测示意图；
[0021] 图3是本发明实施例公开的一种三相多谐波电流产生方法的控制原理框图。
具体实施方式
[0022] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] 本发明实施例所涉及的各主要变量或缩写的物理意义列于下表1中：
[0024] 表1
[0025]变量名 物理意义
PI 比例积分控制器
PIR 比例积分谐振控制器
Iqi(i＝1,2) 旋转坐标下q轴第i频率反馈电流的直流分量
Idi(i＝1,2) 旋转坐标下d轴第i频率反馈电流的直流分量
Iqi*(i＝1,2) 旋转坐标下q轴第i频率电流指令
Idi*(i＝1,2) 旋转坐标下d轴第i频率电流指令
Vqi*(i＝1,2) 旋转坐标下q轴第i频率参考电压
*
Vdi(i＝1,2) 旋转坐标下d轴第i频率参考电压
Iq2’ 旋转坐标下q轴第二频率预测电流
Id2’ 旋转坐标下d轴第二频率预测电流
Dabci(i＝1,2) 第i频率三相电压占空比
θi(i＝1,2) 第i频率分量电角度
[0026] 本实施例提供了一种三相多谐波电流产生方法，如图1所示，电路部分主要由三相半桥式电力电子变换器、电流传感器、驱动电路以及控制电路等常规结构。本实施例提供的方法用于控制电路的实现，如图2所示，通过对三相电流检测得到反馈电流，首先采用数字系统在上一个时刻给出的在旋转坐标系下的第二频率项的电压指令值，通过负载模型预测计算得到电流值，并经坐标变换得到三相下的电流值，这里预测计算与负载模型相关，以典型的阻感负载为例，电压与电流关系可以写成：
[0027]
[0028] 其中u为电压，i为电流，R为负载，L为电感，便可通过给定电压反算出相应的电流。
[0029] 在此基础上，上一时刻第一频率的反馈电流减去反算出的第二频率的电流指令就得到了三相电流的共轭形式。将三相电流Ia，Ib，Ic写成形如i+＝i1cos(w1t+θ1)+i2cos(w2t+θ2)的形式，那么三相电流的共轭就是形如i-＝i1cos(w1t+θ1)-i2cos(w2t+θ2)的形式，三相电流和三相电流的共轭通过1/2振幅衰减器运算就可提取出两种不同频率电流反馈值，将得到的第一频率反馈电流和第二频率反馈电流分别进行各自频率电角度的静止坐标到旋转坐标变换得到旋转坐标系下的直流量。本实施例提供的一种三相多谐波电流产生装置包括包括第一减法器、第二减法器、第三减法器、第四减法器、第一电流控制器、第二电流控制器、加法器、调制模块、三相逆变器和电流检测模块，如图3所示。将两种频率的电流指令值与相应频率的反馈电流的直流量通过减法器做差，所述差值反馈至第一电流控制器和第二电流控制器，电流控制器输出q轴参考电压和d轴参考电压，并通过2套q轴参考电压和d轴参考电压与相应频率的电角度计算得到2个三相电压占空比Dabc1和Dabc2，根据电路理论的叠加原理，将2个三相电压占空比Dabc1和Dabc2通过加法器叠加得到最终的三相占空比，经过调制模块的调制算法生成桥式电路的开关信号，桥式电路的开关信号输入到三相逆变器的电路结构中最终为三相感性负载提供三相多谐波电流。
[0030] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
