[發(fā)明專(zhuān)利]基于非線(xiàn)性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310035014.2
• 申請(qǐng)日: 2013-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103107763A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施立成;高強(qiáng);張?jiān)?/a>;張春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 萬(wàn)高（杭州）科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/05
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/05;H02P27/08
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種基于非線(xiàn)性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）將永磁同步電機(jī)的電流矢量按磁場(chǎng)定向坐標(biāo)分解成產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量i_d和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量i_q，并使勵(lì)磁電流分量i_d和轉(zhuǎn)矩電流分量i_q互相垂直；

（2）設(shè)永磁同步電機(jī)為角度互差120°的A、B、C三相定子繞組，并設(shè)三相定子繞組的相電壓分別為U_a，U_b，U_c，則有：

U_s＝U_a+aU_b+α²U_c＝U_msinωt-jU_mcosωt＝U_me^-jωt

其中U_s為永磁同步電機(jī)三相定子電壓的合成矢量，該合成矢量的軌跡為圓，U_m為三相定子繞組相電壓幅值，ω是永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角頻率；

（3）實(shí)時(shí)檢測(cè)永磁同步電機(jī)的任意兩相定子的相電流i_a和i_b，并分別對(duì)i_a和i_b進(jìn)行矢量變換，得到矢量變換后的產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量i_d和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量i_q，對(duì)i_d和i_q分別通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)，得到永磁同步電機(jī)三相定子的交直流軸電壓值U_d和U_q，對(duì)交直流軸電壓值U_d和U_q進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到永磁同步電機(jī)三相定子的電壓值U_α和U_β；

（4）在兩相靜止（α，β）坐標(biāo)系中的任意一參考電壓矢量U_ref都可以由八個(gè)基本電壓空間矢量中的與這一個(gè)矢量相鄰的兩個(gè)基本電壓空間矢量來(lái)合成；將永磁同步電機(jī)的電壓矢量空間劃分為第Ⅰ扇區(qū)、第Ⅱ扇區(qū)、第Ⅲ扇區(qū)、第Ⅳ扇區(qū)、第Ⅴ扇區(qū)和第Ⅵ扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為60°，根據(jù)步驟（3）的永磁同步電機(jī)三相定子的電壓值U_α和U_β，判斷上述參考電壓矢量U_ref所在扇區(qū)，若U_α＞0，U_β＞0，且則參考電壓矢量U_ref處于第Ⅰ扇區(qū)；若U_α＞0，U_β＞0，且則U_ref處于第Ⅱ扇區(qū)；當(dāng)U_α＜0，U_β＞0，且則U_ref處于第Ⅲ扇區(qū)；若U_α＜0，U_β＜0，且則U_ref處于第Ⅳ扇區(qū)；若U_α＜0，U_β＜0，且則U_ref處于第Ⅴ扇區(qū)；若U_α＞0，U_β＜0，且則U_ref處于第Ⅵ扇區(qū)；

（5）根據(jù)上述參考電壓矢量U_ref所在扇區(qū)，通過(guò)下式計(jì)算組成該扇區(qū)的兩個(gè)相鄰基本電壓空間矢量的作用時(shí)間T₁和T₂：

UiT1+Ui+1T2+U0T0=UrefTsTs=T1+T2+T0]]>

其中T_s為設(shè)定的計(jì)算參考電壓矢量的采樣周期，T₀是零矢量作用時(shí)間，U_i和U_i+1是相鄰基本電壓空間矢量，i取值為1～6之間的整數(shù)；

各扇區(qū)矢量作用時(shí)間如下：

第Ⅰ扇區(qū)：T1=(32Uβ-32Uα)Ts/Ud,]]>T2=3UβTs/Ud]]>

第Ⅱ扇區(qū)：T1=(32Uβ-32Uα)Ts/Ud,]]>T2=(32Uα+32Uβ)Ts/Ud]]>

第Ⅲ扇區(qū)：T1=3UβTs/Ud,]]>T2=-(32Uα+32Uβ)Ts/Ud]]>

第Ⅳ扇區(qū)：T1=-3UβTs/Ud,]]>T2=(32Uβ-32Uα)Ts/Ud]]>

第Ⅴ扇區(qū)：T1=-(32Uα+32Uβ)Ts/Ud,]]>T2=-(32Uβ-32Uα)Ts/Ud]]>

第Ⅵ扇區(qū)：T1=(32Uα+32Uβ)Ts/Ud,]]>T2=-3UβTs/Ud]]>

T₀＝T_s-T₁-T₂；其中U_d是逆變器直流母線(xiàn)電壓；

（6）實(shí)時(shí)檢測(cè)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度ω_r，并設(shè)定一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速閾值ω，將ω_r與ω比較，若ω_r≤ω，則繼續(xù)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度，若ω_r＞ω，則計(jì)算ω_r與ω的差值ε，根據(jù)差值ε，得到非線(xiàn)性誤差補(bǔ)償函數(shù)f(ε，α，δ)的函數(shù)值，根據(jù)該函數(shù)值，得到調(diào)整后的基本電壓空間矢量作用時(shí)間T₁和T₂：

T1*=T1-f(ϵ,α,δ)n1]]>

T2*=T2-f(ϵ,α,δ)n2]]>

其中T_i^*，T_i+1^*是調(diào)整后的相鄰電壓矢量的作用時(shí)間，n₁的取值范圍是100~256，n₂的取值范圍是80~240；

其中f(ε，α，δ)為非線(xiàn)性誤差補(bǔ)償函數(shù)，表式為：

f(ϵ,α,δ)=|ϵ|αsgn(ϵ),|ϵ|>δ,ϵδ1-α,|ϵ|≤δ,δ>0]]>

ε為轉(zhuǎn)子角速度差值，α和δ為函數(shù)f(ε，α，δ)的設(shè)定系數(shù)，α的取值范圍為0～1，δ的取值范圍為0～10，sgn(ε)是符號(hào)函數(shù)，當(dāng)ε＞0，則sgn(ε)＝1，當(dāng)ε≤0，則sgn(ε)＝-1；

（7）根據(jù)上述設(shè)定的計(jì)算參考電壓矢量的采樣周期T_s，對(duì)步驟（5）得到的基本電壓空間矢量作用時(shí)間T₁和T₂和步驟（6）得到的調(diào)整后的基本電壓空間矢量作用時(shí)間T₁^*和T₂^*進(jìn)行過(guò)調(diào)制處理：若T₁+T₂≤T_s，則重復(fù)步驟（5）~（6）；若T₁^*+T₂^*≤T_s，則重復(fù)步驟（5）~（6）；

若T₁+T₂＞T_s，則

T1′=T1T1+T2*TsT2′=T2T1+T2T0′=0*Ts]]>

若T₁^*+T₂^*＞T_s，則

T1′=T1*T1*+T2**TsT2′=T2*T1*+T2*T0′=0*Ts]]>

其中T′₁，T′₂，T′₀分別為過(guò)調(diào)制處理后的矢量作用時(shí)間；

（8）根據(jù)上述步驟（5）-（7）得到的基本電壓空間矢量的作用時(shí)間，向與永磁同步電機(jī)相連的逆變器輸出六路互補(bǔ)脈寬調(diào)制波，并根據(jù)逆變器實(shí)際情況配置死區(qū)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)的負(fù)載脈動(dòng)補(bǔ)償。