[發明專利]基于電流預測的適用于直線感應電機控制的死區補償方法

有效

• 申請號: 202010563436.7
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111756300B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 鄒會杰;張濤;張吉斌;張瑞峰;詹哲軍;梁海剛
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02P25/062
• 分類號: H02P25/062;H02P21/00;H02P21/14;H02P27/06
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及電機控制的死區補償方法，具體為基于電流預測的適用于直線感應電機控制的死區補償方法。解決現有技術死區補償效果較差的問題。基于電流預測的適用于直線感應電機控制的死區補償方法，根據電機運行的頻率分為低速區死區補償策略和高速區死區補償策略；本發明通過預測電流進行死區補償，解決了由于數字控制器存在一定延遲，本拍計算的結果到下一拍才進行更新，導致過零點附件死區補償效果較差的問題。

技術領域

本發明涉及電機控制的死區補償方法，具體為基于電流預測的適用于直線感應電機控制的死區補償方法。

背景技術

與傳統軌道交通技術相比，中低速磁浮列車具有以下特點：列車運行過程中振動和噪聲??；列車的轉彎半徑小、爬坡能力強、克服了粘著限制、列車機械噪聲和磨損小以及車輛維護費用降低等特點，因此得到越來越廣泛應用。

直線感應電機作為磁浮列車動力源，其逆變器主電路拓撲一般采用橋式電路結構，橋臂的開關器件采用高電壓等級的IGBT。由于IGBT本身不是理想器件，存在開通和關斷延遲，因此需要給同一橋臂的上下IGBT驅動脈沖中加入一定的死區時間才能保證開關器件的可靠工作；而高壓等級的IGBT的開通和關斷延遲更為嚴重，因此為了保證器件可靠工作，需要給上下管的驅動脈沖加入更長的死區時間，加入的死區時間會導致實際輸出電壓波形和理論電壓波形不一致的問題，從而引起了死區效應，死區效應會產生不同頻次的諧波電壓和電流，影響電機運行，尤其是變頻調速系統在低速輕載工況下，死區效應更為惡劣，因此有必要對死區進行補償。

現有技術通過判斷負載電流的極性，通過數字控制方式對開關器件的驅動脈沖進行死區補償。現有技術主要存在的問題：

1)由于逆變器采用的數字控制方式，數字控制會產生延遲，本拍計算的結果下一拍才會生效，從而導致根據本拍采樣電流進行死區補償具有延遲性，導致電流過零點不能準確進行死區補償。

2)不考慮開關器件IGBT的導通壓降和開關管的開通關斷延遲，導致該方法死區補償不準確。

發明內容

本發明解決現有技術死區補償效果較差的問題，針對直線感應電機死區補償控制提出了一種基于電流預測的適用于直線感應電機控制的死區補償方法。該方法利用坐標變換和直線感應電機等效模型相結合的方式對電機電流進行預測，通過預測電機電流來進行死區補償。

本發明是采用如下技術方案實現的：基于電流預測的適用于直線感應電機控制的死區補償方法，根據電機運行的頻率分為低速區死區補償策略(額定頻率以下)和高速區死區補償策略(額定頻率以上)；

當電機運行低速階段(額定頻率以下)，首先將電機三相電流i_A、i_B和i_C通過三相靜止坐標系變換到兩相靜止坐標系的變化公式得到αβ軸電流i_α和i_β，再將i_α和i_β通過兩相靜止坐標系變換到兩相旋轉坐標系的變化公式得到MT軸電流i_M和i_T；然后將計算得到的i_M和i_T通過兩相旋轉坐標系變換到兩相靜止坐標系的變化公式得到預測的αβ軸電流i_{α_pre}和i_{β_pre}，其中坐標變換用到的φ通過φ＝θ+w_sT_s計算得到，其中，φ是下一拍同步旋轉角度，θ是本拍電機同步旋轉角度，w_s是同步角頻率，T_s是采樣間隔時間；再通過兩相靜止坐標系變換到三相靜止坐標系的變化公式得到預測的電機三相電流i_{A_pre}、i_{B_pre}和i_{C_pre}；通過計算得到的i_{A_pre}、i_{B_pre}和i_{C_pre}進行死區補償；