CN104218860A - 一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机控制系统，尤其涉及一种电机控制系统中的过调制控制方法。一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法，它包括：步骤一，根据给定的电压矢量Ur计算调制后的驱动信号；步骤二，对步骤一获得的驱动信号通过逆变器三相全桥处理模块得到输出电压矢量U；步骤三，以步骤二获得的输出电压矢量控制电机运转。本发明实现对逆变器输出电压的控制，将电压利用率提高10%，增大电机输出功率，拓宽电机调速范围。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制系统，尤其涉及一种电机控制系统中的过调制控制方法。
背景技术
在新能源汽车动力系统控制中，电机控制系统是汽车中电能与动能转换非常重要的部件，而在实际控制中，SVPWM算法对于过调制算法的处理仅仅实现简化过调制控制算法（SVPWM电压矢量作用时间按比例简单重新分配），算法流程图如图4所示：T1 、T2 、T0分别为DQ轴电压矢量作用时间、零矢量作用时间；Ur为给定电压矢量；T1’、T2’为重新分配的DQ轴电压矢量作用时；T0’为重新分配的电压零矢量作用时间。该算法实测验证知会引起逆变器输出电压非线性。非线性的影响将使逆变器输出电压减小，对实际系统而言，该影响相当于减小了电流PI调节器的参数，使得逆变器输出电压容易饱和，也使得电机稳态时定子电流不稳定，出现振荡。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法。本发明实现对逆变器输出电压的控制，将电压利用率提高10%，增大电机输出功率，拓宽电机调速范围。
为了解决上述技术问题，本发明一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法，它包括
步骤一，根据给定的电压矢量Ur计算调制后的驱动信号；
根据空间矢量PWM调制1算法知，当给定电压矢量Ur在正六边形内切圆内部时，此时调制比M<1，采用正弦调制，此时零矢量作用时间 ；
当给定电压矢量Ur幅值超过内切圆半径时，此时,即发生了过调制；此时需对给定电压矢量 进行调整，使调制后的电压矢量落在正六边形内部，定义调制比M，
-------------------------------------------------（1）
当给定电压矢量位于空间矢量正六边形内切圆上时，调制比M=1，此时逆变器输出线电压基波有效值为0.707Udc，Udc为直流母线电压；
当给定电压矢量位于正六边形外接圆上时，根据式（1）知，此时调制比M=1.1547，逆变器输出线电压基波有效值为0.742Udc；
当给定电压矢量位于正六边形外接三角形的外接圆上时，此时逆变器输出方波，以六脉波的方式工作，由式（1）知，此时调制比M=2，逆变器输出线电压基波有效值为0.78Udc；
由上述简单推导知，调制比M与逆变器输出电压矢量幅值大小是非线性关系；
当时，此时给定电压矢量幅值位于正六边形内切圆与外接圆之间，定义该区域为过调制I区，当超出六边形时，则需保持矢量角度不变，减小幅值，使调整后的电压矢量终点落在正六边形边沿上；
由SVPWM调制原理知，当发生过调制时；
其中为PWM开关周期，为D轴电压矢量作用时间，为Q轴电压矢量作用时间，为零矢量作用时间，需重新分配各电压矢量作用时间，根据基波幅值相等的傅里叶变换分析得，此时
-----------（2）
为线性化后的调制比；
给定电压矢量幅值大于正六边形外接圆半径时，定义该区域为过调制II区，此时零矢量作用时间始终为负值，当给定电压矢量位于正六边形外接三角形外时，此时计算得知，，为D轴电压矢量作用时间，为Q轴电压矢量作用时间，为零矢量作用时间，需重新分配各电压矢量作用时间，根据基波幅值相等的傅里叶变化分析，此时
----（3）
式（2）（3）中，M为原调制比，为线性化之后的新调制比；使用matlab程序，绘制完整的SVPWM过调制线性化调制比查表；
当发生过调制时，，此时需根据给定电压矢量Ur的幅值大小计算原调制比M值，然后根据SVPWM过调制线性化调制比查表查出该调制比下的新调制比，然后根据公式
--------------------------------------------------（4）
计算新电压矢量作用时间；
步骤二，对步骤一获得的驱动信号通过逆变器三相全桥处理模块2得到输出电压矢量U；
步骤三，以步骤二获得的输出电压矢量控制电机运转。
本发明将SVPWM算法改进为带有查表插补法过调制算法，在相同工况，相同油门踏板输入的工况下，电机能够达到更高的速度（经过一级减速器后的速度），可看出改进后的SVPWM过调制算法比一般SVPWM算法调制出的相电压改善明显。本发明实现对逆变器输出电压的控制，将电压利用率提高10%，增大电机输出功率，拓宽电机调速范围。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为电压型逆变器控制原理。
图2 为SVPWM空间矢量图。
图3完整过调制区域内线性化查表图。
图4简化过调制算法。
图5本发明带有查表插补的SVPWM过调制算法流程图。
图6算法模型。
图7为相同工况、相同油门踏板开度下整车所能达到的最大速度。
图8为不同SVPWM算法所对应的相电压波形。
具体实施方式
如图1-图8所示，本发明一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法，它包括
步骤一，根据给定的电压矢量Ur计算调制后的驱动信号；
（1）如何得到线性化查表表格
根据空间矢量PWM调制算法知，当给定电压矢量Ur在正六边形内切圆内部时，此时调制比M<1，采用正弦调制，此时零矢量作用时间,当给定电压矢量Ur幅值超过内切圆半径时，此时,即发生了过调制。当发生了过调制时，控制上，如图1，我们需对给定电压矢量 进行调整，使调制后的电压矢量落在正六边形内部，如附件中图2所示。定义调制比M，
-------------------------------------------------（1）
从图2中可以看出，当给定电压矢量位于空间矢量正六边形内切圆上时，调制比M=1，此时逆变器输出线电压基波有效值为0.707Udc，Udc为直流母线电压。当给定电压矢量位于正六边形外接圆上时，根据式（1）知，此时调制比M=1.1547，逆变器输出线电压基波有效值为0.742Udc.当给定电压矢量位于正六边形外接三角形的外接圆上时，此时逆变器输出方波，以六脉波的方式工作，由式（1）知，此时调制比M=2，逆变器输出线电压基波有效值为0.78Udc。由上述简单推导知，调制比M与逆变器输出电压矢量幅值大小是非线性关系。
当时，此时给定电压矢量幅值位于正六边形内切圆与外接圆之间，如图2，定义该区域为过调制I区，当超出六边形时，则需保持矢量角度不变，减小幅值，使调整后的电压矢量终点落在正六边形边沿上。
由SVPWM调制原理知，当发生过调制时其中为PWM开关周期，为D轴电压矢量作用时间，为Q轴电压矢量作用时间，为零矢量作用时间，需重新分配各电压矢量作用时间，根据基波幅值相等的傅里叶变换分析得，此时
-----------（2）
为线性化后的调制比。给定电压矢量幅值大于正六边形外接圆半径时，如图2，定义该区域为过调制II区，此时零矢量作用时间始终为负值，在图2中所示的区域为超出正六边形外接圆的部分，由图2知，当给定电压矢量位于正六边形外接三角形外时，此时计算得知，，为D轴电压矢量作用时间，为Q轴电压矢量作用时间，为零矢量作用时间，需重新分配各电压矢量作用时间，根据基波幅值相等的傅里叶变化分析，此时
--------（3）
式（2）（3）中，M为原调制比，为线性化之后的新调制比。编制matlab程序，绘制完整的SVPWM过调制线性化调制比查表如下图（3）所示。
（2）SVPWM查表插补过调制策略具体实现：
当发生过调制时，，根据上述章节所描述线性化处理方法知，此时需根据给定电压矢量Ur的幅值大小计算原调制比M值，然后根据图3查出该调制比下的新调制比，然后根据公式
--------------------------------------------------（4）
计算新电压矢量作用时间。具体流程图如下图5所示。图5中T1 T2 T0分别为DQ轴电压矢量作用时间、零矢量作用时间，Ur为给定电压矢量，t1 t2为重新分配的DQ轴电压矢量作用时间，T0 ’为重新分配的电压零矢量作用时间。
算法搭建模型如图6所示，当程序中SVPWM算法改进为带有查表插补法过调制算法后，相同工况，相同油门踏板输入的工况下，电机能够达到更高的速度（经过一级减速器后的速度），如下图7所示。图8所示，可看出改进后的SVPWM过调制算法比一般SVPWM算法调制出的相电压改善明显。
步骤二，对步骤一获得的驱动信号通过逆变器三相全桥处理模块得到输出电压矢量U；
步骤三，以步骤二获得的输出电压矢量控制电机运转。
Claims (1)
1.一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法，其特征在于，它包括：
步骤一，根据给定的电压矢量Ur计算调制后的驱动信号；
根据空间矢量PWM调制算法知，当给定电压矢量Ur在正六边形内切圆内部时，此时调制比M<1，采用正弦调制，此时零矢量作用时间 ；
当给定电压矢量Ur幅值超过内切圆半径时，此时,即发生了过调制；此时需对给定电压矢量 进行调整，使调制后的电压矢量落在正六边形内部，定义调制比M，
-------------------------------------------------（1）
当给定电压矢量位于空间矢量正六边形内切圆上时，调制比M=1，此时逆变器输出线电压基波有效值为0.707Udc，Udc为直流母线电压；
当给定电压矢量位于正六边形外接圆上时，根据式（1）知，此时调制比M=1.1547，逆变器输出线电压基波有效值为0.742Udc；
当给定电压矢量位于正六边形外接三角形的外接圆上时，此时逆变器输出方波，以六脉波的方式工作，由式（1）知，此时调制比M=2，逆变器输出线电压基波有效值为0.78Udc；
由上述简单推导知，调制比M与逆变器输出电压矢量幅值大小是非线性关系；
当时，此时给定电压矢量幅值位于正六边形内切圆与外接圆之间，定义该区域为过调制I区，当超出六边形时，则需保持矢量角度不变，减小幅值，使调整后的电压矢量终点落在正六边形边沿上；
由SVPWM调制原理知，当发生过调制时；
其中为PWM开关周期，为D轴电压矢量作用时间，为Q轴电压矢量作用时间，为零矢量作用时间，需重新分配各电压矢量作用时间，根据基波幅值相等的傅里叶变换分析得，此时
-----------（2）
为线性化后的调制比；
给定电压矢量幅值大于正六边形外接圆半径时，定义该区域为过调制II区，此时零矢量作用时间始终为负值，当给定电压矢量位于正六边形外接三角形外时，此时计算得知，，为D轴电压矢量作用时间，为Q轴电压矢量作用时间，为零矢量作用时间，需重新分配各电压矢量作用时间，根据基波幅值相等的傅里叶变化分析，此时
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| CN108809179A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 合肥巨动力系统有限公司 | 一种带查表过调制的新能源汽车电机控制方法 |
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