[發明專利]基于預測電流的電機控制器死區時間補償方法

在審

• 申請號: 202010470858.X
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111697897A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 吳平仿;陳雙;黃洪劍
• 申請（專利權）人: 上海大郡動力控制技術有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P27/12;H02M1/38;H02M7/5395
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 沈國良

本發明公開了一種基于預測電流的電機控制器死區時間補償方法，本方法采集電機三相瞬時電流，得到三相電流瞬時平均值；將電機三相電流瞬時平均值變換到dq軸的電流，變換過程采用的角度經補償后得到；輸入電流指令分別與dq軸的電流作差，其差值經運算后得到dq軸旋轉坐標系下的電壓指令；根據dq軸電流和電壓指令計算預測電流，將dq軸電壓參考指令變換到靜止αβ坐標系下的電壓參考指令；將dq軸預測電流信號變換到死區補償需要的三相瞬時預測電流，并計算三相瞬時死區誤差電壓補償占空比；將靜止αβ坐標系下的電壓指令的三相占空比與死區誤差電壓補償占空比疊加，驅動電機運行。本方法通過預測電流實現死區時間的補償。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，尤其涉及一種基于預測電流的電機控制器死區時間補償方法。

背景技術

目前電機逆變器的控制一般采用PWM脈寬調制技術，為了避免同一逆變器橋臂的上下兩個功率開關管同時切換導致的逆變器直通問題，必須插入死區時間，由于死區的存在，不可避免的造成逆變器輸出電壓的損失，繼而使輸出電流諧波含量增大，輸出扭矩脈動增加，更有甚者，造成電機低速運行時的抖振等問題。為了彌補死區存在造成的不足，必須對死區時間造成的電壓損失進行補償。然而，由于逆變器自身的非線性及IGBT等功率管的開通時間T_on、關斷時間T_off等參數隨電流大小變化的特性，實際的死區時間并不等于插入PWM驅動脈沖中的死區時間。

中國專利文獻CN 109756100 A公開了一種電機控制器的死區時間測量方法，其可以用來測量出實際的死區時間或死區時間引起的電壓損失，然后再根據實際采集電流并結合死區時間測量值就可實時對控制器輸出電壓進行補償?，F有技術中關于死區時間補償的技術方案主要有：

1、由額外設計的硬件電路對逆變器輸出的電壓脈沖進行采樣，檢測實際輸出電壓脈沖中的死區時間，然后再根據該死區時間在線實時補償控制器輸出電壓，該方案雖然可以較為精確補償死區損失電壓，但是需要額外的硬件電路，增加了硬件成本，而且電路設計較為復雜。

2、直接利用電機控制器本身通過一定的軟件算法離線測量出不同電流下總的死區時間或死區損失電壓，然后以表格形式將不同電流下的死區時間或死區損失電壓存儲在單片機ROM中，在電機控制器運行時再根據反饋電流查找對應的死區時間實時進行補償；但由于死區具有零電流鉗位的特征，加之采樣電流的跳動，導致該方法在三相電流過零點附近易出現誤補償；同時，由于電流采樣的濾波延時及PWM數字控制的延時問題存在，根據實際相電流進行查表補償死區時間時，會出現查表所用的電流值與實際補償起作用時的電流值之間存在很大的差異，這種現象會隨著載波比的降低而愈發嚴重，這就造成電流基波頻率較高時死區補償不準確；另外，基于反饋電流的死區補償，在電流指令動態變化時，受電流環電流調節帶寬的影響，以及電機本體定子繞組電阻和電感參數對電流響應能力的限制，使采樣到的電流通常滯后于電壓一定的時間，不能實時的進行死區補償。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于預測電流的電機控制器死區時間補償方法，本方法通過內建準確的磁鏈表和動態電感表，結合電機非線性模型和矢量控制輸出電壓，預測得到提前節拍的電流，然后在精確的死區損耗模型基礎上進行死區補償。

為解決上述技術問題，本發明基于預測電流的電機控制器死區時間補償方法包括如下步驟：

步驟一、通過電流傳感器采集得到k時刻電機三相瞬時電流i_a^M(k)、i_b^M(k)和i_c^M(k)，并與k-1時刻采集電流i_a^M(k-1)、i_b^M(k-1)和i_c^M(k-1)作平均運算，得到(k-1)/2時刻三相電流瞬時平均值：