[發明專利]基于非線性空間矢量脈寬調制的電機負載脈動的補償方法

有效

• 申請號: 201310035014.2
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103107763A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 施立成;高強;張岳;張春
• 申請（專利權）人: 萬高（杭州）科技有限公司
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P27/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種基于非線性空間矢量脈寬調制的電機負載脈動的補償方法，屬于電機控制技術領域。

背景技術

空間矢量脈寬調制是(Space?Vector?Pulse?Width?Modulation，以下簡稱SVPWM)，主要是以三相對稱正弦波電壓供電時三相對稱電動機定子理想磁鏈圓為參考標準，以三相逆變器不同開關模式作適當的切換，從而形成脈寬調制（以下簡稱PWM）波，以所形成的實際磁鏈矢量來追蹤其準確磁鏈圓。傳統的正弦脈寬調制（SPWM）方法從電源的角度出發，以生成一個可調頻調壓的正弦波電源，而SVPWM方法將逆變系統和異步電機看作一個整體來考慮，模型比較簡單，也便于微處理器的實時控制。

永磁同步電機（以下簡稱PMSM）因其具有高轉矩/慣量比、高功率密度、運行效率高、節電效果明顯、控制性能優良等特點，在化工、輕紡、家電等領域得到了廣泛應用。目前為了節能減耗，以永磁同步電機驅動變頻空調系統中的壓縮機成為一種趨勢。影響永磁同步電機中轉矩脈動的原因概括為兩類：（1）電機內部因素如齒槽效應、磁鏈諧波、定子電流分布不對稱等。（2）電機外部因素如脈動的負載轉矩等。轉矩脈動會引起電機轉速波動及噪聲，這直接限制了PMSM的應用范圍和應用領域。當前，針對此問題的解決方法主要方法有兩種：一種是改進電機本體設計，如改善定予繞組分布、斜槽等，但都不能完全消除轉矩／轉速脈動并且帶來電機設計和生產方面的困難，并具有較高的模具成本。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于非線性空間矢量脈寬調制的電機負載脈動的補償方法，將非線性反饋加入SVPWM中，用可編程邏輯器件，采用優化的控制策略來減低轉矩/轉速脈動。

本發明提出的基于非線性空間矢量脈寬調制的電機負載脈動的補償方法，包括以下步驟：

（1）將永磁同步電機的電流矢量按磁場定向坐標分解成產生磁通的勵磁電流分量i_d和產生轉矩的轉矩電流分量i_q，并使勵磁電流分量i_d和轉矩電流分量i_q互相垂直；

（2）設永磁同步電機為角度互差120°的A、B、C三相定子繞組，并設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+a²U_c＝U_msinωt-jU_mcosωt＝U_me^-jωt

其中U_s為永磁同步電機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是永磁同步電機的轉子角頻率；

（3）實時檢測永磁同步電機的任意兩相定子的相電流i_a和i_b，并分別對i_a和i_b進行矢量變換，得到矢量變換后的產生磁通的勵磁電流分量i_d和產生轉矩的轉矩電流分量i_q，對i_d和i_q分別通過比例積分調節，得到永磁同步電機三相定子的交直流軸電壓值U_d和U_q，對交直流軸電壓值U_d和U_q進行坐標變換，得到永磁同步電機三相定子的電壓值U_α和U_β；