CN104852660A - 一种分段同步调制中不同载波比切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分段同步调制中不同载波比切换方法，其采用至少两个以上频段且将采样点的个数为设为N，在异步电机速度改变且频率信号发生改变时进入第一频段，第一频段中对应一定的载波比和调制度，观察电机运行在第一频段所处的状态，在频率变化时判断其是否属于第一频段，如果属于第一频段则返回第一频段所处的状态进行运行，如果不属于第一频段，那么此时判断采样点N是否等于0，如果采样点N等于0，那么进行一定的相位补偿后进入下一个第二频段，如果N不等于0，则回上一个第一频段所处的状态进行运行。本发明在分段同步调制中可进行不同载波比的切换，可以大大减小电机电流、转矩以及转速的脉动，改善交流异步电机的调速性能有重要的意义。

Description

一种分段同步调制中不同载波比切换方法

技术领域

本发明涉及异步电动机控制技术领域，尤其涉及一种分段同步调制中不同载波比切换方法。

背景技术

由于异步电动机的主磁通是按照正弦规律来设计和运行的，为了使异步电动机的运行性能良好，通常使用正弦脉宽调制和空间矢量控制；在分段同步调制中，由于载波比的切换，产生电压相位突变，致使电机电流、转矩和转速大范围的扰动，对电机和负载造成冲击并且产生噪声；在低频场合，通常采用异步调制，在高频场合采用同步调制，由于电动车用交流异步电机的调速范围宽，在同步调制模式中，由于受到开关频率以及电机本身谐振频率的影响，通常采用分段同步调制的方法，这样既能保证开关频率维持在一个合理的范围，同时也能提高电压的利用率。

但是在分段同步调制中，从一个载波比切换到另一个载波比的过程中，在切换时刻以及后续的几个调制波周期中，由于定子脉冲电压的宽度产生突变，定子电压的宽度不是按照正弦规律进行变化，在切换过程中使得电机电流、转矩和转速大范围的扰动。

目前在分段同步调制中，不同载波比进行切换时，主要采用两种方法：一是在采样点N等于0的时候进行切换，这样理论上来说上一频段和下一频段切换时是没有相位差的，但是在实际上由于软件执行时时间上的差异性，造成了不同频段切换时产生随机性的相位偏差，从而造成转矩脉动；二是直接根据上一频段和下一频段的载波比，计算出当前的相位偏差，在不同频段进行切换时，根据该相位偏差进行补偿；该方法的缺陷是相位偏差的计算不一定是整数，在低频和载波比较小补偿的相位偏差的误差就越大，电机产生的抖动就越大。

上述可知，有必要对现有技术进一步完善。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种构思合理，在分段同步调制中可进行不同载波比的切换，可以大大减小电机电流、转矩以及转速的脉动，改善交流异步电机的调速性能有重要的意义的分段同步调制中不同载波比切换方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的分段同步调制中不同载波比切换方法，采用至少两个以上频段且将采样点的个数为设为N，在异步电机速度改变且频率信号发生改变时进入第一频段，第一频段中对应一定的载波比和调制度，观察电机运行在第一频段所处的状态，在频率变化时判断其是否属于第一频段，如果属于第一频段则返回第一频段所处的状态进行运行，如果不属于第一频段，那么此时判断采样点N是否等于0，如果采样点N等于0，那么进行一定的相位补偿后进入下一个第二频段，如果N不等于0，则回上一个第一频段所处的状态进行运行。

所述分段同步调制中不同载波比切换方法，其中，前一频段对应的频率范围为                                                ，对应的载波比为，后一频段对应的频率范围为，对应的载波比为，那么从前一频段退出的条件为：（1）频率范围不在区间；（2）当前采样时刻点对应的值为0；（3）由于中断程序执行优先级和时间问题，进行一定的时间补偿。

所述分段同步调制中不同载波比切换方法，其中：在分段同步调制中从一个频段切换到另一个频段，在前一频段的采样时刻点对应的值为0时刻进行切换，在此时刻进行切换将不产生电压脉宽的突变，以避免电流和转矩的脉动。

有益效果：

本发明分段同步调制中不同载波比切换方法构思合理，在分段同步调制中可进行不同载波比的切换，可以大大减小电机电流、转矩以及转速的扰动，改善交流异步电机的调速性能有重要的意义；同时，不同频段进行切换时，在采样点等于0时刻准备切换，切换时根据当前状态进行一定的相位补偿，这样就克服了前述两种方法的缺陷，使得在不同在波比时刻进行切换时，大大减小了峰值电流和转矩脉动。

附图说明

图1为发明分段同步调制中不同载波比切换方法的流程图；

图2为发明分段同步调制中不同载波比切换方法在切换过程中产生的电压脉宽突变示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明分段同步调制中不同载波比切换方法，具体是采用至少两个以上频段且将采样点的个数为设为N，在异步电机速度改变且频率信号发生改变时，进入第一频段，第一频段中对应一定的载波比和调制度，观察电机运行在第一频段所处的状态，在频率变化时，判断其是否属于第一频段，如果属于第一频段则返回第一频段所处的状态进行运行，如果不属于第一频段，那么此时判断采样点N是否等于0，如果采样点N等于0，那么进行一定的相位补偿后进入第二频段，如果N不等于0，那么返回第一频段所处的状态进行运行。

其中，前一频段对应的频率范围为，对应的载波比为，后一频段对应的频率范围为，对应的载波比为，那么从前一频段退出的条件为：

（1）频率范围不在区间；

（2）当前采样时刻点对应的值为0；

（3）由于中断程序执行优先级和时间问题，进行一定的时间补偿。

下面结合图2对本发明在切换过程中产生的电压脉宽突变，进行阐述：

假设前一频段的N=180，后一频段的N=120，在前一频段的时刻切换，此时时刻对应的的值为45，根据规则采样法的控制原理，如果在此时直接切换到N=120的频段，前一频段对应的脉冲宽度为：，该时刻切换到N=120的频段时对应的脉冲宽度为：，从这个对比过程中，如果采用直接进行切换，在切换时刻调制波脉冲电压的宽度产生了极大的跳变。

要想在切换时刻做到无扰动的切换，必须保证在当前这个调制波周期中，切换的脉冲宽度维持正弦规律变化，此时切换到N=120的频段时对应的脉冲宽度也应该为，对应在N=120的频段时采样点应该等于30，一般而言，在当前的调制波周期中，如果在N=180的频段中某一时刻对应的采样点为，从N=180的频段切换到N=120的频段时，对应的采样点应该为，因此从以上分析中，采样传统的方法在分段同步调制中不同频段进行切换时，采用这种方法能够减缓切换过程中的冲击，但是这种方法的缺点是：

由于不一定是整数，在实际处理时采样取整的算法，这一误差将不能完全抑制不同频段切换过程中产生的电压脉宽突变。

针对以上情况分析，在分段同步调制中从一个频段切换到另一个频段，要想完全消除切换过程中产生的电压脉冲宽度的突变，仅仅前一频段的采样时刻点对应的值为0时刻进行切换，在此时刻进行切换将不产生电压脉宽的突变。

本发明分段同步调制中不同载波比切换方法构思合理，在分段同步调制中可进行不同载波比的切换，可以大大减小电机电流、转矩以及转速的脉动，改善交流异步电机的调速性能有重要的意义。

Claims (3)

1.一种分段同步调制中不同载波比切换方法，其特征在于，采用至少两个以上频段且将采样点的个数为设为N，在异步电机速度改变且频率信号发生改变时进入第一频段，第一频段中对应一定的载波比和调制度，观察电机运行在第一频段所处的状态，在频率变化时判断其是否属于第一频段，如果属于第一频段则返回第一频段所处的状态进行运行，如果不属于第一频段，那么此时判断采样点N是否等于0，如果采样点N等于0，那么进行一定的相位补偿后进入下一个第二频段，如果N不等于0，则回上一个第一频段所处的状态进行运行。

2.如权利要求1所述的分段同步调制中不同载波比切换方法，其特征在于，前一频段对应的频率范围为                                               ，对应的载波比为，后一频段对应的频率范围为，对应的载波比为，那么从前一频段退出的条件为：

（1）频率范围不在区间；

（2）当前采样时刻点对应的值为0；

（3）由于中断程序执行优先级和时间问题，进行一定的时间补偿。

3.如权利要求2所述的分段同步调制中不同载波比切换方法，其特征在于：在分段同步调制中从一个频段切换到另一个频段，在前一频段的采样时刻点对应的值为0时刻进行切换，在此时刻进行切换将不产生电压脉宽的突变，以避免电流和转矩的脉动。