降低電機的振動和噪音的方法、裝置、控制器及系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種降低電機諧波的方法、裝置、控制器和系統。
【背景技術】
[0002]隨著風力發電規模的不斷擴大，風力發電機振動或噪音問題對發電機本身的使用壽命或對環境的影響已經越來越顯著。參見圖1，該圖為現有技術中的風力發電系統示意圖。
[0003]可以理解的是，圖1所示的發電系統示意圖可以雙向工作，即送電方向可以從左向右，又可以從右向左。
[0004]當送電方向為從左向右時，電網100輸出的交流電經過變壓器200，網側逆變器300 (此時作為整流器使用)、發電機側逆變器400、永磁同步發電機500。其中，永磁同步發電機500作為電動機，拖動負載(可以為葉輪600，也可以為其他設備)。
[0005]當送電方向為從右向左時，葉輪600帶動永磁同步發電機500發電，發電機側逆變器400 (此時作為整流器使用)將永磁同步發電機500輸出的交流電整流為直流，網側逆變器300將直流逆變為交流，再經過變壓器200饋送到電網100。
[0006]如圖1所示，電機側逆變器400輸出電壓來控制永磁同步發電機500。
[0007]永磁同步發電機500為了產生恒定的電磁轉矩，要求感應電動勢和發電機相電流均為理想正弦波，但是由于永磁勵磁磁場及定子繞組的空間分布不是完全正弦的，因此永磁同步發電機500中感應電動勢及發電機相電流會發生畸變，發電機側逆變器400饋入永磁同步發電機500的定子電流經過PWM調制接近正弦波，但是仍含有高次諧波，此高次諧波會引起電機的紋波轉矩，此紋波轉矩將引起電機的振動，此振動會引起電機基頻的倍數頻率的噪音。
[0008]因此，業界亟需一種通過降低電機諧波，從而降低紋波轉矩，降低電機的振動和噪音的技術方案。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是提供一種通過諧波注入降低電機的振動和噪音的方法、裝置、控制器和系統，以能夠降低電機的諧波，從而降低紋波轉矩，降低電機的振動和噪音，提高電機的使用壽命和減小風力發電機組運行過程對周圍環境的影響。
[0010]為達上述目的，提供一種降低電機的振動和噪音的方法，包括:
[0011]獲取電機的當前運行參數；
[0012]根據預設的運行參數與諧波電流的幅值及相位角的對應關系，確定該當前運行參數對應的諧波電流的幅值和相位角；
[0013]將當前運行參數對應的諧波電流注入到所述電機中，以降低所述電機的振動和噪
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[0014]為達上述目的，還提供一種降低電機的振動和噪音的裝置，包括:
[0015]運行參數獲取模塊，用于獲取電機的當前運行參數；
[0016]確定模塊，與所述獲取模塊連接，用于根據預設的運行參數與諧波電流的幅值及相位角的對應關系，確定該當前運行參數對應的諧波電流的幅值和相位角；
[0017]處理模塊，與所述確定模塊連接，用于將當前運行參數對應的諧波電流注入到所述電機中，以降低所述電機的振動和噪音。
[0018]為達上述目的，又提供一種用于控制電機的逆變器控制器，其包括上述的降低電機的振動和噪音的裝置。
[0019]為達上述目的，又提供一種降低電機的振動和噪音的系統，其包括:電機、逆變器、以及上述的逆變器控制器；所述逆變器控制器與所述逆變器連接，所述逆變器與所述電機連接。
[0020]與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點:
[0021]上述技術方案通過獲取電機的當前運行參數，從將預先已經設置運行參數與諧波電流的幅值及相位角的對應關系，因此，電機運行過程中，只需要獲得電機的當前運行參數，然后根據該對應關系獲得該當前運行參數對應的諧波電流的幅值和相位角，直接將當前運行參數對應的諧波電流注入到電機中即可，該方法實施起來簡單可行，而且響應速度快，沒有延遲，實時性較好。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是現有技術中的風力發電系統示意圖；
[0024]圖2是本發明提供的降低電機的振動和噪音的方法實施例一流程圖；
[0025]圖3是本發明提供的降低電機的振動和噪音的方法實施例二流程圖；
[0026]圖4是本發明提供的獲取需要注入的諧波電流的相位角的方法流程圖；
[0027]圖5是本發明提供的獲取需要注入的諧波電流的幅值的方法流程圖；
[0028]圖6是本發明提供的降低電機的振動和噪音的控制裝置實施例一的結構框圖；
[0029]圖7是本發明提供的降低電機的振動和噪音的裝置實施例二的結構框圖；
[0030]圖8是本發明提供的降低電機的振動和噪音的裝置實施例三的結構框圖；
[0031]圖9是本發明提供的降低電機的振動和噪音的系統實施例一的結構框圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0034]為了使本領域技術人員更好地理解本發明提供的方法，下面先介紹一些基本概念。
[0035]—般在風力發電領域，永磁同步發電機的繞組連接方式為Y連接，即星形連接。Y連接的永磁同步發電機中，定子相電流中不含有3和3的倍數次的諧波，即相電流中含有5、7、11、13等奇數次諧波，同理對應的感應電動勢中含有5、7、11、13等奇數次諧波，由于7次以后的諧波衰減較快，因此，本發明中主要討論5次和7次諧波。
[0036]假設5次和7次電流諧波與5次和7次感應電動勢諧波同相位，由理論可以推導出5次和7次諧波電流疊加后產生了 6次的紋波轉矩，6次紋波轉矩會引起電機的振動，該振動會產生6倍于基頻的噪音。這種噪音的頻率較高，在有些場合是禁止的。
[0037]另外繼續參見圖1，本發明主要討論的方法應用于對發電機側逆變器400的控制，不考慮對于網側逆變器300的控制。
[0038]可以理解的是，逆變器工作時，需要控制逆變器中的開關器件導通或斷開，從而使逆變器輸出需要的電壓或電流。控制開關器件的驅動信號為PWM信號，一般由逆變器控制器輸出。
[0039]本發明的實施例提供的方法的基本原理是，為了降低5次和7次諧波對于永磁同步發電機的影響，在給逆變器的PWM信號中注入幅值相同，相差180度的諧波電流來抵消電機中5次和7次諧波電流的影響。這樣可以消除或減弱5次和7次諧波電流引起的6次紋波轉矩，從而降低永磁同步發電機的振動和噪音。同時，本發明提供的諧波電流注入方法屬于開環控制，不屬于閉環控制。相較于需要實時檢測電機當前諧波電流并根據檢測結果進行閉環控制的方法而言，本發明提供的開環控制方法無需實時檢測永磁同步發電機的諧波電流，而是直接注入預先已經計算出的諧波的幅值和相位。
[0040]下面結合附圖來詳細介紹本發明的工作原理。需要說明的是，本發明提供的方法，不僅適用于風力發電領域，而且適用于拖動同步電動機的場合。
[0041]方法實施例一:
[0042]參見圖2，圖2為本發明提供的降低電機的振動和和噪音的方法實施例一流程圖。該方法的執行主體是可獨立運行的降低電機的振動和和噪音的裝置，或者集成有該裝置的逆變器控制器。該降低電機的振動和噪音的方法，包括以下步驟:
[0043]S201:獲取電機的當前運行參數；
[0044]具體地，電機的當前運行參數可為以下參數中的一種:功率、轉矩、電壓、感應電動勢和轉速，但不局限于這幾種。可以獲取電機的功率，也可以獲取/檢測電機的轉矩，也可以獲取/檢測電機的轉速，獲取/檢測這三種運行參數中的一種即可，但是不限于這幾種電機參數。
[0045]可選地，電機從空載到額定負載對應的運行參數可預先分為N段，N為預設的大于1的整數。
[0046]S202:根據預設的運行參數與諧波電流的幅值及相位角的對應關系(如可以預先設置一個存有該對應關系的查找表，以下內容以查找表為例進行解釋說明，可以理解的是，該對應關系不一定要以查找表的形式存在)，查找獲得該當前運行參數對應的諧波電流的幅值和相位角；
[0047]具體地，查找表通過試驗預先生成，該查找表