CN108288934B - 一种校正pmsm电机补偿项目的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及校正PMSM电机补偿项目的控制方法,通过离线方式测量电机因某一个参数导致电机控制产生误差的数据,并得到电流命令与基于上述某一个参数的补偿项目的查找表并存储在电机控制器的储存器里面;启动电机使电机正常运作,电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项,以适应电机当前的工作状况,达到精确控制的目的。本发明能补偿生产过程造成的变化或自然变化的电机参数引起的误差,提高电机的控制精度,自适应性强,放宽产品生产时的公差要求,从而降低生产成本。
Description
技术领域:
本发明涉及一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法。
背景技术:
变速风机广泛用于加热、通风和空调(HVAC)。鼓风机是由永磁电动机驱动(PMSM电机),电动机转速是由电机控制器控制。通常,该电机控制器采用矢量控制或者标量控制的形式,在控制变量(转动速度、转矩等)是通过定子电流控制。这些控制方法是有用的,一个精确的位置估计是必要的,电机控制器可以使用传感器或无传感器的方法来实现这一估算。在无传感器的情况下,可以使用定子磁通观测器。这个定子磁通观测器从命令电压和电流去估计转子角和永久磁通量。
电机控制器在运行控制时有几个方面影响控制精度:一、变频器——用脉冲宽度调制(PWM)信号将一个直流电压转换成交流,驱动永磁同步电动机的定子绕组永磁同步运行。通常情况下,变频器是一个集成电源模块(IPM)或一组绝缘栅双极晶体管(IGBT),为了避免变频器上下半桥的开关管同时通道,必需设置死区时间,这导致给出一个命令电压(例如100V),但实际上由于死区的存在使到输出的电压变低(例如只有99V),这存在一个误差(行业称死区错误),需要电机控制器在运行时给与一个恰当的补偿值来修正误差。另外,为了降低成本,变频器可能被替换(即采用更低成本的变频器)以降低生产成本。这将改变原来设计程序上已经定义的命令电压对定子电流关系,这种情况在硬件开发阶段不能准确预知,变频器的替换会造成新的误差的产生,同样需要修正补偿值以适应原来开发的程序。二)在生产环境中,可能电动机参数波动偏差多达5%,在电机的整个生命周期参数波动偏差甚至达到10%。这些变化会导致电机控制器的控制准确性降低,最终影响电动机的性能。例如,电机的纯电阻在不同工作温度和环境下偏差高达5%,在电机的整个生命周期参数波动偏差甚至达到10%,如果得不到修正,肯定大幅影响电机的控制精度。又如:电机转子组件的永磁体存在退磁的自然变化,在整个生命周期波动偏差甚至达到15%,如果得不到修正,肯定大幅影响电机的控制精度。
目前,在大规模生产的电机前,确定补偿值来修正误差的主要方法是使用一个参考模型来计算它。这是一个理论上的修正方法和一次性项目,但不补偿生产过程造成的变化或自然变化的电机参数引起的误差。如果控制足够紧公差保证生产质量将导致生产成本增加,而且还不能解决电机参数自然降解变化导致的误差。
确定补偿值来修正误差的另一种方法是使用MCU(微程序控制器)上的附加的插脚,计算实时中的空载时间,因此补偿。这种方法需要多达3个额外的MCU插脚,具备特别的功能,与额外的硬件一道,由MCU将未加工的信号转化成可使用的信号。某些MCU可能没有这样能力,立即消除这种可能性。或者是设计师可以为了节省空间/成本,将没有空间来采用这种方法。这种方法也不能解决电机参数的任何改变,或是来自生产过程,或是自然磨损和撕裂。额外的硬件引入了一个新的可能的故障点,降低整个系统的可靠性。
发明内容:
本发明的目的是提供一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,在不增加额外硬件成本基础上解决现有技术中不能不补偿生产过程造成的变化或自然变化的电机参数引起的误差的技术问题,提高电机的控制精度,自适应性强,放宽产品生产时的公差要求,从而降低生产成本。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的:
一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,通过离线方式测量电机因某一个参数导致电机控制产生误差的数据,并得到电流命令与基于上述某一个参数的补偿项目的查找表并存储在电机控制器的储存器里面;启动电机使电机正常运作,电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项,以适应电机当前的工作状况,达到精确控制的目的。
上述所述的离线方式测量电机的某一个参数是指变频器的死区误差,得到的查找表是电流命令与死区补偿的查找表。
上述所述的电流命令与死区补偿的查找表是通过如下步骤获得:步骤A:控制变频器使电机的其中一相线圈绕组导通通电,其余各相线圈绕组处于断电状态,使导通通电的一相线圈绕组的电流从0开始逐步增加,直到额定电流为止;步骤B:在每一步增加电流时,记录测量命令电压和命令电压所产生的电流,比较命令电压和命令电压所产生的电流与定子电阻的乘积,得到电压误差,利用电压误差除以直流母线电压,得到该命令电压所产生的电流对应死区补偿值,将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成死区补偿的查找表。
上述所述的电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项是通过一个电磁计算方程来获得的:
λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm),其中λ是电机的磁通;
函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)里面含有多个变量,U是电压变量,可以在线实测;I是电流变量,可以在线实测;R是定子电阻,离线方式测量;
L是定子电感,离线方式测量;Edt是在线修正补偿值;Vdt是变频器死区误
差变量;λm是电机的磁链,离线方式测量。
上述的电磁计算方程来获得的:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)是在无传感器的矢量控制下建立的方程:
其中是第n步α轴的磁通矢量;λm是电机的磁链;
是第n步α轴的电压矢量;g=Rs/Ld,Rs是定子电阻,Ld为d轴电感;
是第n-1步α轴的磁通矢量;是第n步α轴的电流矢量;
是第n-1步在线修正补偿值;是第n步α轴的死区误差变量;
n是调整的次数。
一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:它包括:步骤1:在电机控制器的储存器里面存储有离线测量好的定子电阻值Rs、电感L、磁链λm和死区补偿的查找表,所述的死区补偿的查找表是将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成的对照表;步骤2:电机在线运行,电机控制器给出命令电压U,检测命令电压U产生的实测电流I,利用实测电流I在死区补偿的查找表中找到对应的补偿值Vdt,利用电机电磁理论建立一个计算磁通的方程:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm),其中:λ是电机的磁通;函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)里面含有多个变量,U是电压变量,可以在线实测;I是电流变量,可以在线实测;R是定子电阻,离线方式测量;L是定子电感,离线方式测量;Edt是在线修正补偿值;Vdt是变频器死区误差变量;λm是电机的磁链,离线方式测量;利用方程λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)对在线修正补偿值Edt进行线上修正。
上述所述的死区补偿的查找表是通过如下方式得到:控制变频器使电机的其中一相线圈绕组导通通电,其余各相线圈绕组处于断电状态,使导通通电的一相线圈绕组的电流从0开始逐步增加,直到额定电流为止;在每一步增加电流时,记录测量命令电压和命令电压所产生的电流,比较命令电压和命令电压所产生的电流与定子电阻的乘积,得到电压误差,利用电压误差除以直流母线电压,得到该命令电压所产生的电流对应死区补偿值,将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成死区补偿的查找表。
上述所述的计算磁通的方程:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)是基于无位置传感器矢量控制的BLDC电机的电磁理论模型得到的。
上述假设dq坐标系与αβ坐标系重合,θ=0°,在电机启动阶段但电机还没有转动时,此时速度为0,建立在无传感器的矢量控制下建立的方程:
其中是第n步α轴的磁通矢量;λm是电机的磁链;
是第n步α轴的电压矢量;g=Rs/Ld,Rs是定子电阻,Ld为d轴电感;
是第n-1步α轴的磁通矢量;是第n步α轴的电流矢量;
是第n-1步在线修正补偿值;是第n步α轴的死区误差变量。
上述给出一个恒定命令电压使dq坐标系与αβ坐标系重合,θ=0°,给与在线修正补偿值Edt一个初始值,根据计算的磁通与磁链λm的差值不断地调整在线修正补偿值Edt,直到计算的磁通等于磁链λm,此时在线修正补偿值Edt为所要寻找的补偿值。
上述所述的步骤2是每次电机启动时或者每隔一段时间就执行,获取当前在线修正补偿值Edt。
本发明与现有技术相比,具有如下效果:
1)通过离线方式测量电机因某一个参数导致电机控制产生误差的数据,并得到电流命令与基于上述某一个参数的补偿项目的查找表并存储在电机控制器的储存器里面;启动电机使电机正常运作,电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项,以适应电机当前的工作状况,达到精确控制的目的,离线方式测量可以缩短电机控制器里面的微处理器(单片机MCU)的计算时间,在线运行状态下利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项,同时补偿生产过程造成的电机参数变化或自然变化引起电机参数产生的误差,提高电机的控制精度,自适应性强。
2)离线方式测量电机的某一个参数是指变频器的死区误差,得到的查找表是电流命令与死区补偿的查找表,可以适用不同的变频器,只需要测试某一种变频器的电流命令与死区补偿的查找表就可以,对生产非常方便,也不需要改写程序。
3)电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项是通过一个电磁计算方程来获得的,这个方程式是关于一个磁通的方程,涉及多个变量,包括电压、电流、定子电阻、定子电感、在线修正补偿值和变频器死区误差变量,形成一个变量集合,在线修正补偿值是对变量集合的整体修正,算法简单,容易实现,可靠性好;
4)电机每次启动或者每隔一段时间就进行一次在线修正补偿值的计算,保证电机控制的精度和可靠性。
5)计算磁通的方程:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)是基于无位置传感器矢量控制的BLDC电机的电磁理论模型得到的,上述假设dq坐标系与αβ坐标系重合,θ=0°,在电机启动阶段但电机还没有转动时,此时速度为0,建立在无传感器的矢量控制下建立的方程,方程相对简单,运算量少,对CPU要求不高,有利于降低硬件成本。
附图说明:
图1是本发明实施一PMSM电机的应用示意图;
图2是本发明实施一PMSM电机的立体图;
图3是本发明实施一PMSM电机的结构剖视图;
图4是本发明实施一PMSM电机的电机控制器的立体图;
图5是本发明实施一PMSM电机的电机控制器的电路方框图;
图6是本发明实施一的PMSM电机控制示意方框图;
图7是本发明实施一的PMSM电机力矩输入的直接定子磁通矢量控制的方框图;
图8是图7中定子磁通观测器的的展开图;
图9是本发明实施一的PMSM电机的直接定子磁通矢量控制的坐标系图;
图10是本发明实施一的PMSM电机的简化后的磁通观测器的模型图;
图11是本发明一个基本流程框图。
图12是是本发明实施一的电流命令与死区补偿的查找表对应的实验数据图。
具体实施方式:
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例一:
如图1、图2、图3、图4、图5所示,本发明提及PMSM电机包括由电机控制器2和电机本体1,所述的电机本体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11,定子组件13安装在机壳组件11上,电机单体1安装有检测转子位置的霍尔传感器或者采用检测相电流的方式,转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成,电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21,控制线路板21一般包括电源电路、微处理器、母线电流检测电路和变频器,电源电路为各部分电路供电,微处理器控制变频器,变频器控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。
图5中的变频器可以是一个集成电源模块(IPM)或一组绝缘栅双极晶体管(IGBT),不同厂家的变频器的性能一定的差别,主要体现在死区误差的不同。
本发明提供一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,通过离线方式测量电机因变频器的死区误差导致电机控制产生误差的数据,并得到电流命令与基于上述变频器的死区误差的补偿项目的查找表并存储在电机控制器的储存器里面;启动电机使电机正常运作,电机在线运行状态下,利用上述的补偿项目的查找表再次修正补偿项,以适应电机当前的工作状况,达到精确控制的目的。
电流命令与死区补偿的查找表是通过如下步骤获得:步骤A:控制变频器使电机的其中一相线圈绕组导通通电,其余各相线圈绕组处于断电状态,使导通通电的一相线圈绕组的电流从0开始逐步增加,直到额定电流为止;步骤B:在每一步增加电流时,记录测量命令电压和命令电压所产生的电流,比较命令电压和命令电压所产生的电流与定子电阻的乘积,得到电压误差,利用电压误差除以直流母线电压,得到该命令电压所产生的电流对应死区补偿值,将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成死区补偿的查找表,见表1所示,它是测试A类变频器时的数据,图12从图上直观反映两者之间的关系。
表1
如图6、图7所示,假设该电机控制器采用矢量控制,借鉴专利号为CN201210179372.0、专利名称为:一种变速风机系统的控制方法、公告号为:CN103452883A的专利文献,其中部分内容与CN201210179372.0是相同的,本领域普通技术人员完全可能参考CN201210179372.0的技术方案的内容,理解本发明的矢量技术方案。
如图9所示,图9定义了永磁同步电机(PMSM电机)矢量的参考坐标,静止坐标系α-β,转子旋转坐标系d-q,定子磁通旋转坐标系ds-qs,ω转子速度,δ是负载角(即定子磁通旋转坐标系与转子旋转坐标系的夹角),角度是静止坐标系α-β与转子旋转坐标系d-q的夹角,定子磁通矢量λ;角度是静止坐标系α-β与定子磁通旋转坐标系ds-qs的夹角。
电机在线运行状态下,利用上述的电流命令与死区补偿的查找表再次修正补偿项是通过一个电磁计算方程来获得的:
λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm),其中λ是电机的磁通;
函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)里面含有多个变量,U是电压变量,可以在线实测;I是电流变量,可以在线实测;R是定子电阻,离线方式测量;L是定子电感,离线方式测量;Edt是在线修正补偿值;Vdt是变频器死区误差变量;λm是电机的磁链,离线方式测量。
电机的控制模式将通过磁通耦合电流,因此,转化为电磁磁通控制,对于内置永磁电机的磁通通常在转子坐标d,q来表达数学式:如图8所示,
λm是磁链
如果是磁通未饱和状态,上述公式可以简化为:
Ld是电机d轴电感,Lq是电机q轴电感.
在启动阶段我们计算磁通,可以简化计算方式,为了简化起见,利用这将使转子调整为使d轴线与α轴线联合,q轴线与β轴线联合。
若是利用恒定电压指令,电流的变化没有感应出磁通量,即:
转子磁模简化为,
定子磁通量观测器简化成图10所示,作为一个方程式,在图10中简化了的定子磁通量观测器具有θ=0°,恒定指令电压得到的计算磁通的方程是:
其中是第n步α轴的磁通矢量;λm是电机的磁链;
是第n步α轴的电压矢量;g=Rs/Ld,Rs是定子电阻,Ld为d轴电感;
是第n-1步α轴的磁通矢量;是第n步α轴的电流矢量;
是第n-1步在线修正补偿值;是第n步α轴的死区误差变量;
n是调整的次数。
如图11所示,本发明的流程是这样的:新电机在设计时,需要通过离线方式测量电机参数,得到电流命令与死区补偿的查找表(参考表1)和电阻Rs、电感L、磁链λm并储存在电机控制里面,如果不是新电机设计,就利用原来的存储的测量参数,无需再更改程序。电机启动运行时,微处理器的一个确定补偿项的程序模块运行,该确定补偿项的程序模块的运行步骤如下:
步骤1:产生一个命令电压
步骤2:初始化补偿值Edt(假设等于0.75),n=1(n是计数);
步骤3:测量实际运行的电流根据测量实际运行的电流利用查找表(表1)获得死区误差
步骤4:根据上述计算磁通的公式(5)计算磁通λ;
步骤5:比较磁通λ是否等于λm,如果不等,调整补偿值Edt(假设每次增加0.1),并将n=n+1,返回步骤3;若磁通λ等于λm,将当前的补偿值Edt作为最终的在线修正补偿值。
以上计算磁通的函数不是唯一的,当定子磁通量观测器具有θ不等于0°,会获得另外的一个计算磁通方程,可能模型稍微复杂,但也是可以实现的。
下面举例说明在实际生产中应用本发明的例子:
例子一:
电机1设计为1/2马力的电机,测得的电机参数是:定子电阻为3.175Ω,d轴电感=45mH,q轴电感=66mH,λm=0.1499Vs。使用变频器变频器A,具有650ns(毫微秒)的所需要的死区时间。使用在相同的电机产品(电机1)和变频器A,我们测量计算死区补偿查找表,计算出来的极限的死区补偿1500ns,变频器A在一个电机的命令DC电压下作用于定子线圈绕组,定子线圈绕组的电流被测量,计算实测电压和命令DC电压进行比较获得死区补偿值(死区误差),根据图11的步骤获得利用电机1和相同的变频器A,计算出来的Edt为1.09。由于成本节约措施,然后,变频器采用变频器B,变频器B具有所需要的1071ns的死区时间。电机1和新的变频器B,利用图11的步骤获得计算出来的Edt为0.81。
示例二
电机2设计为1/2马力的电机,测得的电机参数是:定子电阻为3.175Ω,d轴电感=45mH,q轴电感=66mH,λm=0.1499Vs。使用变频器A,具有650ns(毫微秒)的所需要的死区时间。使用在相同的电机产品(电机2)和变频器A,我们测量计算死区补偿查找表,计算出来的极限的死区补偿1500ns,变频器A在一个电机的命令DC电压下作用于定子线圈绕组,定子线圈绕组的电流被测量,计算实测电压和命令DC电压进行比较获得死区补偿值(死区误差),根据图11的步骤获得利用电机2和相同的变频器A,Edt计算为1.09。从同一生产线下来的电机3和相同的变频器A,并使用上述相同的方法Edt计算为1.07。示例三:
电机4被设计成1马力电机,测量电机参数:定子电阻=1.65Ω,d轴电感=26mH,q轴电感电感=42mH,λm=0.1582Vs,使用变频器A,具有650ns(毫微秒)的所需要的死区时间。空载时间查找表计算使用相同的电机生产运行,变频器,但使用一个计算最坏的停歇时间1500ns。使用在相同的电机产品(电机4)和变频器A,我们测量计算死区补偿查找表,计算出来的极限的死区补偿1500ns,变频器A在一个电机的命令DC电压下作用于定子线圈绕组,定子线圈绕组的电流被测量,计算实测电压和命令DC电压进行比较获得死区补偿值(死区误差),根据图11的步骤获得利用电机4和相同的变频器A,Edt计算为1.05。然后使用电机4多年在正常情况下。与电机4和相同的变频器A,并使用如上所述相同的方法Edt计算为1.10。
本发明的实验测试结果:分别对1/3马力同类四台电机(同一生产线生产)进行实验,分别为电机1、电机2、电机3和电机4,这4台电机中分别使用两种变频器(变频器A和变频器B)测试数据,最终数据,见表2;变频器A用Frequency Inverter A表示,变频器B用Frequency Inverter B表示。中间的一列180、230、270是表示变频器的母线电压。
表2
分别对1/2马力同类三台电机(同一生产线生产)进行实验,分别为电机1、电机2、电机3这3台电机中分别使用两种变频器(变频器A和变频器B)测试数据,最终数据,见表3;变频器A用Frequency Inverter A表示,变频器B用Frequency Inverter B表示。中间的一列180、230、270是表示变频器的母线电压。
表3
分别对3/4马力同类三台电机(同一生产线生产)进行实验,分别为电机1、电机2、电机3这3台电机中分别使用两种变频器(变频器A和变频器B)测试数据,最终数据,见表4;变频器A用Frequency Inverter A表示,变频器B用Frequency Inverter B表示。中间的一列180、230、270是表示变频器的母线电压。
表4
分别对1马力同类三台电机(同一生产线生产)进行实验,分别为电机1、电机2、电机3,这3台电机中分别使用两种变频器(变频器A和变频器B)测试数据,最终数据,见表5;变频器A用Frequency Inverter A表示,变频器B用Frequency Inverter B表示。中间的一列180、230、270是表示变频器的母线电压。
表5
从以上的实验数据可以分析,利用本发明的方法可以补偿生产过程造成的参数变化或自然变化的电机参数引起的误差的技术问题,提高电机的控制精度,自适应性强,放宽产品生产时的公差要求,从而降低生产成本。
同类电机为了降低成本时,选用成本更低的换变频器时,无需更改电机控制程序,也可以获得恰当的补偿,提高电机的控制精度。
另外,本发明的方法不用增加硬件成本,通过离线方式测量电机电流命令与死区补偿的查找表,离线方式测量可以缩短电机控制器里面的微处理器(单片机MCU)的计算时间,在线运行状态下利用上述的电流命令与死区补偿的查找表再次修正补偿项,修正补偿项同时补偿生产过程造成的电机参数变化和自然引起的参数变化。
实施例二:
本发明一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:通过离线方式测量电机因某一个参数导致电机控制产生误差的数据,并得到电流命令与基于上述某一个参数的补偿项目的查找表并存储在电机控制器的储存器里面;启动电机使电机正常运作,电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项,以适应电机当前的工作状况,达到精确控制的目的。
离线方式测量电机的参数是定子电阻,得到的查找表是定子电阻与环境温度对应的查找表。
然后根据电磁理论建立一个方程λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm),其中λ是电机的磁通;
函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)里面含有多个变量,U是电压变量,可以在线实测;I是电流变量,可以在线实测;R是定子电阻,通过检测环境温度来查找对应的定子电阻值,建议查找表;L是定子电感,离线方式测量;Edt是在线修正补偿值;Vdt是变频器死区误差值,可以离线测量;λm是电机的磁链,离线方式测量。利用实施例一计算在线修正补偿值的方法可以获得其当的补偿。
函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)形成一个变量集合,在线修正补偿值是对变量集合的整体修正,离线检测环境温度来查找对应的定子电阻值,建立查找表是为了节约微处理器的运算时间。
以上实施例为本发明的较佳实施方式,但本发明的实施方式不限于此,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:通过离线方式测量电机因某一个参数导致电机控制产生误差的数据,并得到电流命令与基于上述某一个参数的补偿项目的查找表并存储在电机控制器的储存器里面;启动电机使电机正常运作,电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项,以适应电机当前的工作状况,达到精确控制的目的;
所述的离线方式测量电机的某一个参数是指变频器的死区误差,得到的查找表是电流命令与死区补偿的查找表;
所述的电流命令与死区补偿的查找表是通过如下步骤获得:
步骤A:控制变频器使电机的其中一相线圈绕组导通通电,其余各相线圈绕组处于断电状态,使导通通电的一相线圈绕组的电流从0开始逐步增加,直到电流是额定电流为止;
步骤B:在每一步增加电流时,记录测量命令电压和命令电压所产生的电流,比较命令电压和命令电压所产生的电流与定子电阻的乘积,得到电压误差,利用电压误差除以直流母线电压,得到该命令电压所产生的电流对应死区补偿值,将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成死区补偿的查找表。
2.根据权利要求1所述的一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:电机在线运行状态下,利用上述的某一个参数的补偿项目的查找表再次修正补偿项是通过一个电磁计算方程来获得的:
λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm),其中λ是电机的磁通;
函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)里面含有多个变量,U是电压变量,可以在线实测;I是电流变量,可以在线实测;R是定子电阻,离线方式测量;L是定子电感,离线方式测量;Edt是在线修正补偿值;Vdt是变频器死区误差变量;λm是电机的磁链,离线方式测量。
3.根据权利要求2所述的一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:电磁计算方程来获得的:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)是在无传感器的矢量控制下建立的方程:
其中是第n步α轴的磁通矢量;λm是电机的磁链;
是第n步α轴的电压矢量;g=Rs/Ld,Rs是定子电阻,Ld为d轴电感;
是第n-1步α轴的磁通矢量;是第n步α轴的电流矢量;
是第n-1步在线修正补偿值;是第n步α轴的死区误差变量;
n是调整的次数。
4.一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:它包括:
步骤1:在电机控制器的储存器里面存储有离线测量好的定子电阻值Rs、电感L、磁链λm和死区补偿的查找表,所述的死区补偿的查找表是将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成的对照表;
步骤2:电机在线运行,电机控制器给出命令电压U,检测命令电压U产生的实测电流I,利用实测电流I在死区补偿的查找表中找到对应的补偿值Vdt,利用电机电磁理论建立一个计算磁通的方程:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm),其中:λ是电机的磁通;函数f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)里面含有多个变量,U是电压变量,可以在线实测;I是电流变量,可以在线实测;R是定子电阻,离线方式测量;L是定子电感,离线方式测量;Edt是在线修正补偿值;Vdt是变频器死区误差变量;λm是电机的磁链,离线方式测量;利用方程λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)对在线修正补偿值Edt进行线上修正;
上述所述的死区补偿的查找表是通过如下方式得到:控制变频器使电机的其中一相线圈绕组导通通电,其余各相线圈绕组处于断电状态,使导通通电的一相线圈绕组的电流从0开始逐步增加,直到额定电流为止;在每一步增加电流时,记录测量命令电压和命令电压所产生的电流,比较命令电压和命令电压所产生的电流与定子电阻的乘积,得到电压误差,利用电压误差除以直流母线电压,得到该命令电压所产生的电流对应死区补偿值,将不同命令电压所产生的电流和与之对应的死区补偿值组合起来形成死区补偿的查找表。
5.根据权利要求4所述的一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:计算磁通的方程:λ=f(U,I,R、L、Edt、Vdt、λm)是基于无位置传感器矢量控制的BLDC电机的电磁理论模型得到的。
6.根据权利要求5所述的一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:假设dq坐标系与αβ坐标系重合,θ=0°,在电机启动阶段但电机还没有转动时,此时速度为0,建立在无传感器的矢量控制下建立的方程:
其中是第n步α轴的磁通矢量;λm是电机的磁链;
是第n步α轴的电压矢量;g=Rs/Ld,Rs是定子电阻,Ld为d轴电感;
是第n-1步α轴的磁通矢量;是第n步α轴的电流矢量;
是第n-1步在线修正补偿值;是第n步α轴的死区误差变量。
7.根据权利要求6所述的一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:给出一个恒定命令电压使dq坐标系与αβ坐标系重合,θ=0°,给与在线修正补偿值Edt一个初始值,根据计算的磁通与磁链λm的差值不断地调整在线修正补偿值Edt,直到计算的磁通等于磁链λm,此时在线修正补偿值Edt为所要寻找的补偿值。
8.根据权利要求7所述的一种校正PMSM电机补偿项目的控制方法,其特征在于:步骤2是每次电机启动时或者每隔一段时间就执行,获取当前在线修正补偿值Edt。
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