小电容功率变换器-永磁同步电机系统脉动电流控制策略

巨世强，谷鑫，金雪峰，王志强

（1.天津工业大学控制科学与工程学院，天津 300387；2.天津工业大学人工智能学院，天津 300387）

0 引言

永磁同步电机具有结构简单，动态响应快，功率密度高，转矩纹波系数小，损耗低等优点，在工业制造、轨道交通、航空航天以及家用电器等领域广泛应用[1]。一方面，以单相交流输入的小电容功率变换器永磁同步电机系统，直流母线上的电流是经过整流之后的脉动电流。另一方面，负载电流在逆变器的输入端为直流量。由于直流母线电容输入与输出电流为两种不同的模式，因此，当母线电容的容量不是足够大时，母线上就会存在电压波动。

传统永磁同步电机系统母线通常并联大容量电解电容作为直流母线支撑电容，其主要作用为（1）作为驱动系统中能量存储元件，用来稳定直流母线电压；（2）起整流侧滤波作用；（3）吸收后级永磁同步电机回馈能量；（4）起到电网侧与电机侧功率解耦的作用。然而，母线电解电容存在体积大、寿命有限、系统可靠性低等诸多缺点。现有诸多研究为了解决上述问题，致力于减小母线电解电容。

为了达到减小母线电容的目的，可以通过电流控制方法实现[2-10]。文献［2］通过控制电机q轴电流实现对逆变器输出电流的控制，d轴电流实现对逆变器输出电压的控制。该方法实现简单、能够提高功率因数，但存在较大的转矩波动且参数鲁棒性差。文献［3］提出“平均电压约束”生成电机电流给定值，通过电机的恒转矩曲线与平均电压约束圆的交点设定电机d、q轴电流参考值，该控制策略可以将电网侧功率因数提高到0.96以上。……