[發明專利]一種永磁同步電機逆變器死區效應補償方法及系統

無效

• 申請號: 201310090568.2
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103138671A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 肖海峰;祁樹勝;肖軍;汪春華;柯善文;薛榮輝;康雪娟;畢楊;劉舟洲;毛惠豐;孫進博
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種永磁同步電機逆變器死區效應補償方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、信號實時采集及同步上傳：由逆變器（5）進行驅動的被控制永磁同步電機（2）運行過程中，通過電流檢測單元（1）對被控制永磁同步電機（2）的ABC三相電流分別進行實時檢測，并通過信號采集電路一（3-1）且按照預先設定的電流采樣頻率f₁對電流檢測單元（1）實時所檢測信號同步進行采集，且將每一個電流采集周期內所檢測的三相電流信號同步上傳至數據處理器（4）；同時，通過旋轉角度檢測單元（6）對被控制永磁同步電機（2）的轉子旋轉電角度進行實時檢測，并通過信號采集電路二（3-2）且按照預先設定的旋轉角度采樣頻率f₂對旋轉角度檢測單元（6）實時所檢測信號同步進行采集，且將每一個旋轉角度采集周期內所檢測的轉子旋轉電角度同步上傳至數據處理器（4）；

其中，T_pwm為通過參數輸入單元（8）預先輸入的電壓空間矢量控制周期；

步驟二、逆變器死區效應在線補償：采用數據處理器（4）且按照預先設定的分析處理頻率f₃，由先至后對接收到的各電流采樣周期內所采集的三相電流信號分別進行分析處理，并根據分析處理結果當前時刻逆變器（5）的死區效應進行在線補償；其中，對各電流采集周期內所采集三相電流信號的分析處理方法均相同，且對于任一個電流采樣周期而言，其分析處理過程如下：

步驟201、采集信號接收及同步存儲：數據處理器（4）將此時所接收到的當前電流采樣周期內所采集的三相電流信號i_ak、i_bk和i_ck，同步存儲至數據存儲單元（7）內；式中，k為電流采樣次數且k=1、2、3、…；

步驟202、分析處理時間判斷：數據處理器（4）按照預先設定的分析處理頻率f₃，分析判斷此時是否需對當前電流采樣周期內所采集信號進行分析處理：當需對當前電流采樣周期內所采集信號進行分析處理時，數據處理器（4）將此時所接收到的當前旋轉角度采樣周期內所采集的轉子旋轉電角度θ_rj同步存儲至數據存儲單元（7）內，并進入步驟203；否則，轉入步驟205；

其中其中A為正整數；j為旋轉角度采樣次數且j=1、2、3、…；

步驟203、逆變器死區效應擾動電壓在線觀測：所述數據處理器（4）調用死區效應擾動電壓觀測模塊，對當前時刻逆變器（5）的死區效應擾動電壓在線觀測，且其在線觀測過程如下：

步驟2031、坐標變換：將當前電流采樣周期內所采集的三相電流信號i_ak、i_bk和i_ck，先經Clark變換且再經Park變換后，獲得兩相同步旋轉坐標系下當前電流采樣周期內所采集的兩相電流信號和，并同步存儲至所述數據存儲單元（7）內；

步驟2032、當前電流采樣周期內的電流變化量計算：根據公式：Δidke=idke-id(k-1)eΔiqke=iqke-i(k-1)e---(1)]]>，計算得出兩相同步旋轉坐標系下當前電流采樣周期內的電流變化量和式(1)中和為步驟2031中所獲得的兩相同步旋轉坐標系下當前電流采樣周期內所采集的兩相電流信號；和為將數據存儲單元（7）內存儲的上一個電流采樣周期內所采集的三相電流信號i_a（k-1）、i_b（k-1）和i_c（k-1），先經Clark變換且再經Park變換后，獲得兩相同步旋轉坐標系下的兩相電流信號；

其中，當k=1時，

步驟2033、當前電流采樣周期內定子側感應電動勢變化量計算：結合步驟2031中所獲得的和以及步驟2032中計算得出的和并根據公式：ΔVde=Vde*-Rside-LdΔideTiΔVqe=Vqe*-Rsiqe-LqΔiqeTi---(2)]]>，計算得出兩相同步旋轉坐標系下當前電流采樣周期內被控制永磁同步電機（2）的定子側感應電動勢變化量和式(2)中Rs為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的定子電阻，和分別為當前時刻期望輸出的被控制永磁同步電機（2）的定子參考電壓在d軸和q軸上的電壓分量，L_d和L_q分別為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的直軸主電感和交軸主電感，T_i為信號采集電路一（3-1）的采樣周期且所述參數輸入單元（8）與數據處理器（4）相接；

步驟2034、當前時刻逆變器死區效應擾動電壓計算：將公式(2)代入公式：Vd_dissVq_diss=sinθrjcosθrj-cosθrjsinθrjLdωrjidke+ψfωrj-ΔVqeLqωrjiqke+ΔVde---(3)]]>，并結合步驟2031中所獲得的和以及步驟2033中計算得出的和計算得出當前時刻逆變器（5）的死區效應擾動電壓和式(3)中，ψ_f為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的轉子磁鏈，θ_rj為步驟202中所存儲的當前旋轉角度采樣周期內所采集的轉子旋轉電角度，ω_rj為當前時刻被控制永磁同步電機（2）的轉子旋轉角速度且其中θ_r(j-1)為數據存儲單元（7）內存儲的上一個旋轉角度采樣周期內所采集的轉子旋轉電角度；其中，當j=1時，θ_r(j-1)=0；

步驟204、逆變器死區效應補償：數據處理器（4）將公式(3)代入公式：Vde*Vqe*=Rs+Ldp-LdωjLqωjRs+Lqpidkeiqke+0ψfωj+cosθrjsinθrj-sinθrjcosθrjVd_dissVq_diss---(4)]]>計算得出當前時刻期望輸出的被控制永磁同步電機（2）的定子參考電壓在d軸和q軸上的電壓分量和之后，數據處理器（4）調用SVPWM控制模塊且按照預先設定的空間矢量調制周期T，對計算得出的和進行空間矢量脈寬調制處理，并相應得出當前時刻對逆變器（5）進行控制的PWM信號；其中，T=T_pwm；

式(4)中，p為微分算子，R_s為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的定子電阻，L_d和L_q分別為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的直軸主電感和交軸主電感，ψ_f為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的轉子磁鏈，θ_rj為步驟202中所存儲的當前旋轉角度采樣周期內所采集的轉子旋轉電角度，ω_j為當前時刻被控制永磁同步電機（2）的轉子電角速度且ω_j=n_p×ω_rj，其中ω_rj為步驟2034中推算出的當前時刻被控制永磁同步電機（2）的轉子旋轉角速度，n_p為通過參數輸入單元（8）預先輸入的被控制永磁同步電機（2）的極對數；

步驟205、返回步驟201，對下一個電流采樣周期內所采集的三相電流信號i_a（k+1）、i_b（k+1）和i_c（k+1）進行分析處理。