CN108964440B - 一种三相逆变器的死区电流补偿的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相逆变器的死区电流补偿的系统，运用于三相逆变器中，根据转速信号和扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；根据修正时间、转速信号和控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流进而计算获取三相补偿电压，最终与三相逆变器输出的三相电压叠加。采用本发明的技术方案从电流指令的角度出发而不是当前实时的电流值，去预测下一个控制周期的三相电流值，尽可能的保证时序上的一致性，同时为了提高准确度，考虑了不同工况下，电流指令与实际电流之前的控制跟踪延迟，对预测的电流值进行时间的修正。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制器领域，尤其涉及一种三相逆变器的死区电流补偿的系统及方法。
背景技术
三相逆变器主要用于电机控制，在三相逆变器控制算法中，为了防止同一桥臂的俩个开关管产生短路直通，会刻意在俩个开关管的开通和关断时刻之间加入一定的死区时间，保证切换过程的可靠性。由于加入了该死区时间，会使得实际输出的电压与指令电压有所偏差，该偏差会导致电压基波分量减小，输出电流波形畸变，从而导致电机输出扭矩脉动。
因此对于高精度的控制应用中，需要对该电压偏差进行补偿，也就是对死区时间进行补偿。现有的死去补偿采用开环补偿和闭环补偿。开环补偿根据对死区效应的分析，在输出电压指令上添加补偿电压来消除不良的影响。
现有的开环补偿算法都是基于相电流的方向来进行相应的补偿，但是在电流过零时刻容易出现误判断，从而导致误补偿。现有技术中的《死区补偿系统及方法(授权公告号：CN 102931902 B)》采用实时采集d轴，q轴的电流Id和Iq，通过滤波器后再进行坐标反变换后得到三相的电流值，再根据三相电流对三相电压指令进行补偿。
但是现有的开环补偿方案均忽略了控制时序上的影响，即当前控制周期计算得出的电压指令一般在下一个控制周期才会生效，同样的，电压补偿也是在下一个周期才会生效。因此，现有的开环补偿方案由于采用了当前时刻的电流作为补偿电压的计算依据，从时序上来说都是偏差了一定的时间，也就是说存在一定的误补偿。误补偿导致电机输出扭矩叠加谐波分量，从而导致扭矩波动变大，从而导致机械磨损加大，电能效率降低。
发明内容
针对现有技术中在电机控制器领域存在的上述问题，现提供一种三相逆变器的死区电流补偿的系统及方法。
具体技术方案如下：
一种三相逆变器的死区电流补偿的系统，运用于三相逆变器中，所述三相逆变器控制一电机设备，包括：
电机监控模块，连接所述电机设备，用于获取所述电机设备的转速信号和扭矩信号；
修正时间计算模块，连接所述电机监控模块，用于根据所述转速信号和所述扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；
指令获取模块，连接所述三相逆变器，用于获取所述三相逆变器当前的控制信号；
电流预测模块，分别连接所述修正时间计算模块和所述指令获取模块，用于根据所述修正时间、所述转速信号和所述控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流值；
补偿电压计算模块，连接所述电流预测模块，用于根据预测的所述三相电流值计算获取三相补偿电压；
电压输出模块，连接所述补偿电压计算模块，用于将所述三相补偿电压和所述三相逆变器输出的三相电压进行整合输出。
优选的，所述的三相逆变器的死区电流补偿的系统还包括：
时间测试模块，分别连接所述电机监控模块和所述电机设备，用于在不同的所述转速信号和所述扭矩信号条件下，测试获取电机设备对所述转速信号和所述扭矩信号的反应时间以作为所述修正时间，所述时间测试模块根据测试得到的所述修正时间预先建立所述查询表。
优选的，所述指令获取模块包括：
第一电流指令获取单元，用于获取所述控制信号中的d轴电流指令
第二电流指令获取单元；用于获取所述控制信号中的q轴电流指令
角度获取单元，用于获取所述控制信号中的实际角度。
优选的，所述电机监控模块包括：
转速获取单元，用于获取所述电机设备的转速信号；
扭矩获取单元，连接所述转速获取单元，用于获取所述电机设备的扭矩信号。
优选的，一种三相逆变器的死区电流补偿的方法，运用于三相逆变器中，所述三相逆变器控制一电机设备，包括以下步骤：
步骤S1：采用电机监控模块获取所述电机设备的转速信号和扭矩信号；
步骤S2：采用修正时间计算模块根据所述转速信号和所述扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；
步骤S3：采用指令获取模块获取所述三相逆变器当前的控制信号；
步骤S4：采用电流预测模块根据所述修正时间、所述转速信号和所述控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流值；
步骤S5：采用补偿电压计算模块根据预测的所述三相电流值计算获取三相补偿电压；
步骤S6：采用电压输出模块将所述三相补偿电压和所述三相逆变器输出的三相电压进行整合输出。
优选的，所述查询表采用如下步骤获取：
步骤A1：采用所述电机监控模块将所述转速信号和所述扭矩信号进行多次调整
步骤A2：采用时间测试模块监测所述电机设备对所述转速信号和所述扭矩信号的反应时间以作为所述修正时间；
步骤A3：采用所述时间测试模块根据测试得到的所述修正时间预先建立所述查询表。
优选的，所述步骤S3包括以下步骤：
采用第一电流指令获取单元获取所述控制信号中的d轴电流指令；
采用第二电流指令获取单元获取所述控制信号中的q轴电流指令；
采用角度获取单元获取所述控制信号中的实际角度。
优选的，所述步骤S1包括以下步骤：
采用转速获取单元获取所述电机设备的转速信号；
采用扭矩获取单元获取所述电机设备的扭矩信号。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
采用修正时间计算模块依据实时获取的转速及扭矩在查询表中获取对应的修正时间，电流预测模块根据修正时间和控制信号进行坐标转换进而得到三相补偿电流，进而实现三相电压补偿。上述方案从电流指令的角度出发而不是当前实时的电流值，去预测下一个控制周期的三相电流值，尽可能的保证时序上的一致性，同时为了提高准确度，考虑了不同工况下，电流指令与实际电流之前的控制跟踪延迟，对预测的电流值进行时间的修正。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明一种三相逆变器的死区电流补偿的系统实施例的结构示意图；
图2为本发明一种三相逆变器的死区电流补偿的方法实施例的流程图；
图3为本发明实施例中获取查询表的流程图；
图4为本发明实施例中获取三相补偿电压的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明一种较佳的实施例中，根据图1所示，一种三相逆变器的死区电流补偿的系统，运用于三相逆变器中，三相逆变器控制一电机设备，包括：
电机监控模块1，连接电机设备，用于获取电机设备的转速信号和扭矩信号；
修正时间计算模块2，连接电机监控模块1，用于根据转速信号和扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；
指令获取模块3，连接三相逆变器，用于获取三相逆变器当前的控制信号；
电流预测模块4，分别连接修正时间计算模块2和指令获取模块3，用于根据修正时间、转速信号和控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流值；
补偿电压计算模块6，连接电流预测模块4，用于根据预测的三相电流值计算获取三相补偿电压；
电压输出模块5，连接补偿电压计算模块6，用于将三相补偿电压和三相逆变器输出的三相电压进行整合输出。
具体的，本实施例中，采用修正时间计算模块2依据实时获取的转速及扭矩在查询表中获取对应的修正时间，电流预测模块4根据修正时间和控制信号进行坐标转换进而得到三相补偿电流，采用补偿电压计算模块6根据三相补偿电流生成对应的三相补偿电压，最后通过电压输出模块5将三相逆变器的实际输出电压指令与补偿电压进行叠加，得到最终输出的控制电压。
本方案从电流指令的角度出发而非实时的电流值，去预测下一个控制周期的三相电流值，尽可能的保证时序上的一致性。
本发明一种较佳的实施例中，的三相逆变器的死区电流补偿的系统还包括：
时间测试模块，分别连接电机监控模块1和电机设备，用于在不同的转速信号和扭矩信号条件下，测试获取电机设备对转速信号和扭矩信号的反应时间以作为修正时间，时间测试模块根据测试得到的修正时间预先建立查询表。
具体的，本实施例中，采用时间测试模块测试获取控制信号与实际的电机输出的时间差，分别对不同的转速和扭矩进行测试门将得到的数据汇总至查询表中，在三相逆变器的死区电流补偿的系统的修正时间的查询依据。
本发明一种较佳的实施例中，指令获取模块3包括：
第一电流指令获取单元，用于获取控制信号中的d轴电流指令
第二电流指令获取单元；用于获取控制信号中的q轴电流指令
角度获取单元，用于获取控制信号中的实际角度。
本发明一种较佳的实施例中，电机监控模块1包括：
转速获取单元，用于获取电机设备的转速信号；
扭矩获取单元，连接转速获取单元，用于获取电机设备的扭矩信号。
本发明一种较佳的实施例中，一种三相逆变器的死区电流补偿的方法，运用于三相逆变器中，三相逆变器控制一电机设备，包括以下步骤：
步骤S1：采用电机监控模块获取电机设备的转速信号和扭矩信号；
步骤S2：采用修正时间计算模块根据转速信号和扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；
步骤S3：采用指令获取模块获取三相逆变器当前的控制信号；
步骤S4：采用电流预测模块根据修正时间、转速信号和控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流值；
步骤S5：采用补偿电压计算模块根据预测的三相电流值计算获取三相补偿电压；
步骤S6：采用电压输出模块将三相补偿电压和三相逆变器输出的三相电压进行整合输出。
本发明一种较佳的实施例中，查询表采用如下步骤获取：
步骤A1：采用电机监控模块将转速信号和扭矩信号进行多次调整；
步骤A2：采用时间测试模块监测电机设备对转速信号和扭矩信号的反应时间以作为修正时间；
步骤A3：采用时间测试模块根据测试得到的修正时间预先建立查询表。
本发明一种较佳的实施例中，步骤S3包括以下步骤：
采用第一电流指令获取单元获取控制信号中的d轴电流指令；
采用第二电流指令获取单元获取控制信号中的q轴电流指令；
采用角度获取单元获取控制信号中的实际角度。
本发明一种较佳的实施例中，步骤S1包括以下步骤：
采用转速获取单元获取电机设备的转速信号；
采用扭矩获取单元获取电机设备的扭矩信号。
本发明一种较佳的实施例中，根据图4所示，修正时间计算模块2通过 A1端和A2端分别接受转速信号和扭矩信号，经过修正时间计算的计算得到修正时间，同时将转速信号和修正时间发送至电流预测模块4，电流预测模块4通过B1端、B2端、B3端，分别获取控制信号中的d轴电流指令、q轴电流指令、实际角度，经过根据坐标转换公式转换为预测的三相电流值，三相电流值通过补偿电压计算模块6转换为三相补偿电压，三相补偿电压通过 C1端、C2端、C3端，将三相电压进行整合，并通过D1端、D2端、D3端输出至，电机控制器中，进行电机控制。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种三相逆变器的死区电流补偿的系统，运用于三相逆变器中，所述三相逆变器控制一电机设备，其特征在于，包括：
电机监控模块，连接所述电机设备，用于获取所述电机设备的转速信号和扭矩信号；
修正时间计算模块，连接所述电机监控模块，用于根据所述转速信号和所述扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；
指令获取模块，连接所述三相逆变器，用于获取所述三相逆变器当前的控制信号；
电流预测模块，分别连接所述修正时间计算模块和所述指令获取模块，用于根据所述修正时间、所述转速信号和所述控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流值；
补偿电压计算模块，连接所述电流预测模块，用于根据预测的所述三相电流值计算获取三相补偿电压；
电压输出模块，连接所述补偿电压计算模块，用于将所述三相补偿电压和所述三相逆变器输出的三相电压进行整合输出。
2.根据权利要求1所述的三相逆变器的死区电流补偿的系统，其特征在于，还包括：
时间测试模块，分别连接所述电机监控模块和所述电机设备，用于在不同的所述转速信号和所述扭矩信号条件下，测试获取电机设备对所述转速信号和所述扭矩信号的反应时间以作为所述修正时间，所述时间测试模块根据测试得到的所述修正时间预先建立所述查询表。
3.根据权利要求1所述的三相逆变器的死区电流补偿的系统，其特征在于，所述指令获取模块包括：
第一电流指令获取单元，用于获取所述控制信号中的d轴电流指令；
第二电流指令获取单元；用于获取所述控制信号中的q轴电流指令；
角度获取单元，用于获取所述控制信号中的实际角度。
4.根据权利要求1所述的三相逆变器的死区电流补偿的系统，其特征在于，所述电机监控模块包括：
转速获取单元，用于获取所述电机设备的转速信号；
扭矩获取单元，连接所述转速获取单元，用于获取所述电机设备的扭矩信号。
5.一种三相逆变器的死区电流补偿的方法，运用于权利要求1-4中任一项所述的三相逆变器的死区电流补偿的系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采用电机监控模块获取所述电机设备的转速信号和扭矩信号；
步骤S2：采用修正时间计算模块根据所述转速信号和所述扭矩信号在预设的查询表中获取修正时间；
步骤S3：采用指令获取模块获取所述三相逆变器当前的控制信号；
步骤S4：采用电流预测模块根据所述修正时间、所述转速信号和所述控制信号进行坐标转换以获取预测的三相电流值；
步骤S5：采用补偿电压计算模块根据预测的所述三相电流值计算获取三相补偿电压；
步骤S6：采用电压输出模块将所述三相补偿电压和所述三相逆变器输出的三相电压进行整合输出。
6.根据权利要求5所述的三相逆变器的死区电流补偿的方法，其特征在于，所述查询表采用如下步骤获取：
步骤A1：采用所述电机监控模块将所述转速信号和所述扭矩信号进行多次调整；
步骤A2：采用时间测试模块监测所述电机设备对所述转速信号和所述扭矩信号的反应时间以作为所述修正时间；
步骤A3：采用所述时间测试模块根据测试得到的所述修正时间预先建立所述查询表。
7.根据权利要求5所述的三相逆变器的死区电流补偿的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
采用第一电流指令获取单元获取所述控制信号中的d轴电流指令；
采用第二电流指令获取单元获取所述控制信号中的q轴电流指令；
采用角度获取单元获取所述控制信号中的实际角度。
8.根据权利要求5所述的三相逆变器的死区电流补偿的方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
采用转速获取单元获取所述电机设备的转速信号；
采用扭矩获取单元获取所述电机设备的扭矩信号。
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