[發明專利]一種無傳感器永磁同步電機逆變器死區的時間補償方法

在審

• 申請號: 202110395904.9
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113179066A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 吳茂剛;李慶松;李平
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P27/08;H02P25/024
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發明涉及一種無傳感器永磁同步電機逆變器死區的時間補償方法，本發明利用永磁同步電機功率因數高的特性，以電壓矢量角度作為三相電流極性判別的方法，根據死區特性，直接對逆變器功率器件開通時間做補償。相比傳統無傳感器永磁同步電機逆變器死區補償方法具有以下優點：1)采用輸出電壓矢量判別三相電流極性，充分利用了永磁同步電機功率因數高的特性，受估算精度影響?。?)根據三相電流極性，直接對逆變器功率器件開通時間做補償，補償準確且無需額外硬件。

技術領域

本發明涉及一種無傳感器永磁同步電機控制方法，特別是涉及能夠實現無傳感器永磁同步電機逆變器死區補償的方法，屬于交流電機傳動技術領域。

背景技術

永磁同步電機(permanent magnet synchronous motor,PMSM)采用轉子永磁體勵磁，具有結構簡單、運行可靠、效率高、可控性好等優點。隨著先進運動控制技術、數字信號處理器技術、電力電子技術的發展，PMSM在工業、國防科技和日常生活等多方面獲得廣泛應用。

高性能的PMSM系統通常采用矢量控制技術，矢量變換必需的轉子位置通常由安裝在轉子軸上的傳感器測量，傳感器增加了控制系統的復雜性和成本，降低了系統可靠性，限制了PMSM在一些特殊場合的應用。PMSM無傳感器估算解決了上述問題，利用電氣特性來反映機械特性，常用的方法有：反電勢計算法、磁鏈計算法、各種觀測器基礎上的估算法、高頻注入法，模型參考自適應法等。由于是通過測量和計算間接獲取轉子位置信息，估算精度受到客觀因素的影響：如模型的精度、觀測器因為復雜而難以實現、高頻注入法信號產生和提取受到逆變器死區和電流檢測精度的影響，電機氣隙磁場的非線性分布等。上述因素影響了位置角估算的精度，限制了無傳感器技術的推廣和應用。

PMSM矢量控制系統采用電壓源型逆變器，為防止逆變器上下橋功率器件短路而設置的死區時間，使逆變器輸出電壓波形發生畸變，降低了逆變器的輸出能力，影響了電機控制效果。因此，有必要對逆變器死區做補償，常用的補償方法直接檢測三相電流極性，但死區效應引起的過零點電流鉗位，影響了電流過零點檢測的正確性，進而影響了死區補償效果。

對逆變器死區做補償，需獲得三相電流極性，直接對三相電流做檢測在過零點處存在偏差，間接通過定子電流矢量獲得三相電流極性，又因估算位置角精度問題，使得極性不準確。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種無傳感器永磁同步電機逆變器死區的時間補償方法。

本發明的思想在于：PMSM具有功率因數高的特性，即電壓矢量與實際電流矢量角度接近，利用該特性以電壓矢量角度作為三相電流極性判別；死區由功率器件開通時間延時產生，根據死區特性直接對開通時間做補償，準確且無需額外硬件。由此，提供一種電壓矢量判別的逆變器死區的時間補償方法。

一種無傳感器永磁同步電機逆變器死區的時間補償方法，本發明利用永磁同步電機功率因數高的特性，以電壓矢量角度作為三相電流極性判別的方法，根據死區特性，直接對逆變器功率器件開通時間做補償。

包括如下具體步驟：

步驟1：將輸出電壓矢量經坐標變換得到α、β軸分量，再變換得到在abc軸系的三個分量，三個分量的正負將αβ平面分成六個扇區，每個扇區對應一組三相電流極性。計算如下：

u_a＝u_α

若u_a0，則A:＝1，否則A:＝0；

若u_b0，則B:＝1，否則B:＝0；

若u_c0，則C:＝1，否則C:＝0；

n＝4A+2B+C