CN112532137B - 一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法 - Google Patents

一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112532137B
CN112532137B CN202011506790.2A CN202011506790A CN112532137B CN 112532137 B CN112532137 B CN 112532137B CN 202011506790 A CN202011506790 A CN 202011506790A CN 112532137 B CN112532137 B CN 112532137B
Authority
CN
China
Prior art keywords
axis
inverter
voltage
current
flux linkage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011506790.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112532137A (zh
Inventor
王明义
康凯
张成明
曹继伟
刘家曦
李立毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Zhongya Machinery Co Ltd
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202011506790.2A priority Critical patent/CN112532137B/zh
Publication of CN112532137A publication Critical patent/CN112532137A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112532137B publication Critical patent/CN112532137B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P21/0007—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using sliding mode control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/13—Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/09—Motor speed determination based on the current and/or voltage without using a tachogenerator or a physical encoder
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/11—Determination or estimation of the rotor position or other motor parameters based on the analysis of high frequency signals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，属于电机驱动控制技术领域。本发明首先需要辨识出设计逆变器非线性观测器的参数，即dq轴电感，所使用的dq轴电感辨识方法充分考虑了经典七段式SVPWM调制方法的缺陷，重新安排了零矢量的位置，同时可以不用考虑逆变器非线性的影响，利用辨识得到的dq轴电感设计基于超螺旋算法的磁链滑模观测器，将观测得到的逆变器非线性电压补偿至αβ轴电压参考指令。本发明针对相电流较小时，逆变器的非线性模型不明确，补偿不够精确的情况，提出了一种在线精确补偿逆变器非线性的方法，可以避免切换开关管带来的死区误差；实现逆变器非线性的精确补偿。

Description

一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法
技术领域
本发明涉及一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，属于电机驱动控制技术领域。
背景技术
现有技术中《逆变器非线性补偿方法、系统、设备及存储介质》公开了一种逆变器非线性补偿的方法，主要是首先离线识别逆变器的输出电流与综合等效延时的对应关系，在逆变器运行过程中，基于所述逆变器的输出电流与综合等效延时的对应关系以及所述逆变器的输出电流与功率管压降的对应关系，获取补偿电压，并将所述补偿电压叠加在所述逆变器的下一周期的输出电压上。这种方法主要缺点是需要离线计算、存储逆变器的非线性数据，在运行过程中通过查询得到逆变器的补偿值，对于逆变器参数变化带来的扰动抵抗能力差。
《一种永磁同步电机的逆变器非线性效应补偿方法》公开了一种永磁同步电机无位置传感器控制下的逆变器非线性效应补偿方法，该方法是通过注入高频信号，构建转子位置观测器消除逆变器非线性效应导致的6次谐波成分，但是对于逆变器实际工作情况下不仅仅只有6次谐波成分，此发明的重点也是提高转子位置估计精度。
《一种基于滑模观测器的死区补偿控制方法》公开了一种基于滑模观测器的死区补偿控制方法，该方法首先基于永磁同步电机，采用滑模观测器，对旋转坐标系下的参考电压、实际电流和定子反电动势进行实时在线观测；然后滑模观测器通过观测到的值估计出旋转坐标系下的扰动电压；最后将所述估计出的扰动电压反馈到参考电压，进行死区补偿。该方法需要获取反电动势的值不是可以直接测量的，需要通过其它的参数得到，而且此发明只考虑了由于死区带来的非线性电压误差的补偿。
《一种逆变器的非线性补偿方法》公开了一种逆变器的非线性补偿方法，该方法首先辨识随着电流大小变化的逆变器非线性误差，并保存辨识结果，之后在运行过程中根据电流值查表补偿逆变器非线性电压，这种逆变器非线性补偿仍然是只能在离线的状态下进行，需要离线计算、存储数据，对于逆变器参数扰动抵抗能力差。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，包括以下步骤：
首先需要辨识出设计逆变器非线性观测器的参数，即dq轴电感，所使用的dq轴电感辨识方法充分考虑了经典七段式SVPWM调制方法的缺陷，改进调制方法，重新安排零矢量的位置，注入d轴电压指令。
同时可以不用考虑逆变器非线性的影响，利用辨识得到的dq轴电感设计基于超螺旋算法的磁链滑模观测器，将观测得到的逆变器非线性电压补偿至αβ轴电压参考指令，实现逆变器非线性的精确补偿。
本发明的有益效果为：
本发明采用的电压注入方式不在100矢量之间插入111矢量，从而可以避免由于111矢量作用导致的d轴电流减小；首先安排000矢量可以将电机电感接至直流母线负，使得电感初始电流变为0；并且只需要调节A相上桥臂开关管的导通时间，即可以得到不同大小的d轴电压，同时这种方法B相和C相桥臂下管在一个开关周期内不需要切换，可以避免切换开关管带来的死区误差。
本发明针对相电流较小时，逆变器的非线性模型不明确，补偿不够精确的情况，提出了一种在线精确补偿逆变器非线性的方法，首先需要辨识出设计逆变器非线性观测器的参数，即dq轴电感，所使用的dq轴电感辨识方法充分考虑了SVPWM调制方法的缺陷，改进了调制方法，同时可以不用考虑逆变器非线性的影响，利用辨识得到的dq轴电感设计基于超螺旋算法的磁链滑模观测器，将观测得到的逆变器非线性电压补偿至αβ轴电压参考指令，实现逆变器非线性的精确补偿。
附图说明
图1为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的交流电机dq轴等效电路图；其中，a)为d轴等效电路图；b)为q轴等效电路图。
图2为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的脉冲注入示意图。
图3为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的脉冲注入方式示意图；其中，a)为七段式SVPWM脉冲注入方式示意图；b)为改进的脉冲电压注入方式示意图。
图4为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的100矢量和111矢量作用时的三相等效电路；其中，a)为100矢量作用时三相等效电路；b)为111矢量作用时三相等效电路。
图5为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的电阻与电感辨识示意图。
图6为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的逆变器非线性在线补偿的PMSM矢量控制示意图。
图7为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的q轴电流阶跃给定逆变器非线性补偿效果图。
图8为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的q轴电流阶跃给定逆变器非线性补偿三相电流曲线图。
图9为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的电流斜坡给定逆变器非线性补偿效果的q轴电流图。
图10为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的电流斜坡给定逆变器非线性补偿效果的三相电流图。
图11为本发明一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法的iq＝0.5A电流给定逆变器非线性补偿效果。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1至图11所示，本实施例所涉及的一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，包括下列步骤：
步骤一：dq轴电感辨识
交流电机dq轴等效电路如图1所示，辨识电感参数时，电机处于静止状态，所以反电势为0，dq轴就相当于RL电路，可以通过注入脉冲电压来辨识其电感值，当电机的时间常数远大于脉冲宽度时，电阻对于电感辨识的影响可以忽略，由于dq轴电流的对称性，以下的公式推导主要是针对d轴等效电路进行。
由电磁感应定律可以得到d轴电感电压和磁链的关系为式(1)
ψd＝∫uddt (1)
其中，ψd是d轴磁链，ud是d轴脉冲电压幅值。
在电感未饱和的电流工作区域，可以假设电感和磁链关系是线性的，于是可以得到公式(2)。
Ldid＝∫uddt (2)
其中，Ld为d轴电感，id为d轴电流。
假设注入的电压脉冲宽度为t1，脉冲电压的幅值为ud，公式(2)可以进一步写成
Ldid＝udt1 (3)
采取注入两次脉宽时间的d轴电压的方式来抵消由于逆变器非线性带来的影响，注入的电压以及相应电流波形示意图如图2所示，其中，Udc为2/3直流母线电压，id1、id2、iq1、iq2为斜坡电流的最大值，
Figure BDA0002845154970000041
和
Figure BDA0002845154970000042
为dq轴电压指令，单位为V，
Figure BDA0002845154970000043
和
Figure BDA0002845154970000044
为dq轴参考电流，单位为A。
电压注入实现方法改进：
A相轴线和α轴对齐，电机处于静止，根据dq旋转坐标变换，A相电压即是d轴电压，如图3(a)所示，按照七段式SVPWM的方式注入100矢量，根据d轴电压幅值，利用伏秒平衡原则，可以计算得到100、111、000三个矢量的作用时间T1,T2,T3。当100矢量作用时，三相电路的等效电路如图4(a)所示，d轴电压为Udc，此时电感电流曲线如图3(a)中Id曲线所示，其中，UDC为直流母线电压值，Udc＝2/3UDC，UAN、UBN、UCN分别是逆变器三相输出至星接三相电机中性点的电压，Ts为开关周期。
当111矢量作用时，三相等效电路如图4(b)所示，由于电感电流不能突变，即使B相和C相桥臂上面的IGBT开通，此时B相和C相电流仍然是通过二极管续流回，A、B、C三相会形成一个环路，由于电阻压降以及二极管的导通压降，在零矢量作用时也会导致A、B、C三相电流减小，因此d轴电流会减小，因此d轴电流轨迹曲线如图3(a)中Id曲线所示会有所下降，电流减小Iddis会导致电感的计算存在一定的误差，尤其是电机的电气时间常数越小，那么电流误差会越大。其中，Iddis为七段式SVPWM调制中零矢量作用时的d轴电流减小值。
为解决这个问题，从新安排了零矢量的位置，提出了如图3(b)所示的d轴电压注入方式，其中，UDC为直流母线电压值，Udc＝2/3UDC，UAN、UBN、UCN分别是逆变器三相输出至星接三相电机中性点的电压，Ts为开关周期。这种注入方法相比于七段式SVPWM的调制方法，主要有以下几个优点：
(1)该方法100、000矢量作用的时间为T1，T2，这种电压方式不在100矢量之间插入111矢量，从而可以避免由于111矢量作用导致的d轴电流减小。
(2)该方法首先安排000矢量可以将电机电感接至直流母线负，使得电感初始电流变为0。
(3)该方法只需要调节A相上桥臂开关管的导通时间，即可以得到不同大小的d轴电压，同时这种方法B相和C相桥臂下管在一个开关周期内不需要切换，可以避免切换开关管带来的死区误差。
根据以上的分析，针对所提的改进电压脉冲注入方法，利用电感计算公式得到
Figure BDA0002845154970000051
其中，L为电感，i为电流值。此处的i1、i2可以指id1、id2也可以指iq1、iq2，因为d轴和q轴的表达式均为公式(4),id1、id2是两次注入d轴脉冲脉冲对应的d轴峰值电流，iq1、iq2是两次注入q轴脉冲脉冲对应的q轴峰值电流。t1是第一次注入的电压脉冲宽度，t2是第二次注入的电压脉冲宽度。
将式(4)中的两式相减以抵消逆变器非线性的影响，得到辨识的电感表达式
Figure BDA0002845154970000061
步骤二：基于超螺旋算法的磁链滑模观测器
基于滑模观测器的逆变器非线性误差观测主要分为三小步
(1)首先通过电机dq轴电感、电流以及永磁体磁链计算得到dq轴磁链λd和λq，如式(6)、(7)所示
λd＝Ldid+ψf (6)
λq＝Lqiq (7)
其中，ψf为永磁体磁链；
(2)将得到的dq轴磁链经过反park变换得到αβ轴磁链λα、λβ，如式(8)所示，其中θe为dq旋转坐标系与αβ静止坐标系之间的电气角度
Figure BDA0002845154970000062
其中，λαβ为αβ轴磁链，λdq为dq轴磁链；
(3)将得到的αβ轴磁链λα、λβ代入磁链观测器得出αβ轴的误差电压，如式(9)、(10)所示
Figure BDA0002845154970000063
Figure BDA0002845154970000064
其中，eα和eβ为αβ轴磁链观测与实际值之间的误差，
Figure BDA0002845154970000071
和
Figure BDA0002845154970000072
为αβ轴观测磁链值，
Figure BDA0002845154970000073
和
Figure BDA0002845154970000074
为αβ轴电压指令，R为电机绕组电阻，iα和iβ为αβ轴电流，α1和α2超螺旋滑膜观测器参数，Xα和Xβ为αβ轴超螺旋积分项，
Figure BDA0002845154970000075
和
Figure BDA0002845154970000076
为其对应的微分项；
随着磁链误差越来越小，在滑模观测器中的指数项趋近于0，最后可以得到αβ轴观测的误差电压为式(11)和(12)所示，将
Figure BDA0002845154970000077
和
Figure BDA0002845154970000078
作为补偿量加入αβ电压指令
Figure BDA0002845154970000079
Figure BDA00028451549700000710
电机参数辨识示意图如图5所示，基于超螺旋算法的滑模观测器逆变器非线性在线补偿的PMSM矢量控制示意图如图6所示。
实施例2
为验证所提方法对逆变器非线性补偿的有效性，搭建了如图1所示的逆变器非线性仿真平台。
仿真条件设置：三相逆变桥臂的死区时间设置为2μs，IGBT导通压降UCE＝1.4V，续流阶段二极管正向压降UDF＝1.5V，电流环采取无差拍预测控制。
给定iq *＝2A阶跃，在0.3s～1s之间没有加入逆变器非线性补偿，如图7所示，实际响应的iq电流和iq *之间会由于逆变器的非线性而存在明显的误差，在1s的时候加入该发明专利所提的逆变器补偿方法进行补偿，可以看出来id和iq迅速误差的跟踪上了电流指令。如图8所示为三相电流波形，可以看出，当没有加入补偿的时候相电流波形在过零的时候存在明显的畸变，加入逆变器非线性补偿后，相电流过零点的电流畸变现象基本消失。
为验证该逆变器补偿方法的电流指令跟踪效果，给定iq电流斜坡指令，iq从0A变化至5A，时间2s。如图9所示，在0.3s～1s之间没有加入逆变器非线性补偿，实际响应的iq电流和斜坡指令iq *之间会存在一个误差，在1s的时候加入逆变器非线性补偿，可以看出，id和iq迅速跟踪上了电流指令，图10为相电流波形，和电流阶跃指令情况相似，加入逆变器非线性补偿之后，相电流过零点的畸变现象基本消失了，图11为在小电流情况下，0.3s～1s之间没有加入逆变器非线性补偿，可以看出，相对于较大电流而言，小电流情况下逆变器非线性效应对于电流响应的影响更大，在1s之后，使用在线观测的方法可以对小电流情况下的逆变器非线性进行很好的补偿。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：dq轴电感辨识
辨识电感参数时，电机处于静止状态，反电势为零，dq轴等效电路相当为RL电路，可通过注入脉冲电压来辨识其电感值，当电机的时间常数远大于脉冲宽度时，电阻对于电感辨识的影响可以忽略；
由电磁感应定律可以得到d轴电感电压和磁链的关系为式(1)
ψd＝∫uddt (1)
其中，ψd是d轴磁链，ud是d轴脉冲电压幅值；
在电感未饱和的电流工作区域，可以假设电感和磁链关系是线性的，于是可以得到式(2)：
Ldid＝∫uddt (2)
其中，Ld为d轴电感，id为d轴电流；
假设第一次注入的电压脉冲宽度为t1，公式(2)可以写作
Ldid＝udt1 (3)
采取注入两次脉宽时间的d轴电压的方式来抵消由于逆变器非线性带来的影响；
将A相轴线和α轴对齐，电机处于静止，根据dq旋转坐标变换，A相电压即是d轴电压，按照七段式SVPWM的方式注入100矢量，根据d轴电压幅值，利用伏秒平衡原则，可以计算得到100、111、000三个矢量的作用时间T1,T2,T3；当100矢量作用时，d轴电压为Udc，其中，Udc为2/3直流母线电压；
当111矢量作用时，由于电感电流不能突变，即使B相和C相桥臂上面的IGBT开通，此时B相和C相电流仍然是通过二极管续流，A、B、C三相会形成一个环路，由于环路中存在电阻，以及二极管会存在导通压降，所以电流会发生变化，从而影响电感辨识的精度，因此可以通过重新安排零矢量的位置从而避免电流损失；
针对所提的改进电压脉冲注入方法，利用电感计算公式得到
Figure FDA0003652446580000021
其中，L为电感，i1、i2为两次注入脉冲对应的峰值电流，t2是第二次注入的电压脉冲宽度；
将式(4)中的两式相减以抵消逆变器非线性的影响，得到辨识的电感表达式
Figure FDA0003652446580000022
步骤二：基于超螺旋算法的磁链滑模观测器
1)首先通过电机dq轴电感、电流以及永磁体磁链计算得到dq轴磁链λd和λq，如式(6)、(7)所示
λd＝Ldid+ψf (6)
λq＝Lqiq (7)
其中，ψf为永磁体磁链；
2)将得到的dq轴磁链经过反park变换得到αβ轴磁链λα、λβ，如式(8)所示，其中θe为dq旋转坐标系与αβ静止坐标系之间的电气角度
Figure FDA0003652446580000023
其中，λαβ为αβ轴磁链，λdq为dq轴磁链；
3)将得到的αβ轴磁链λα、λβ代入磁链观测器得出αβ轴的误差电压，如式(9)、(10)所示
Figure FDA0003652446580000024
Figure FDA0003652446580000025
其中，eα和eβ为αβ轴磁链观测与实际值之间的误差，
Figure FDA0003652446580000026
和
Figure FDA0003652446580000027
为αβ轴观测磁链值，
Figure FDA0003652446580000028
和
Figure FDA0003652446580000029
为αβ轴电压指令，R为电机绕组电阻，iα和iβ为αβ轴电流，α1和α2为超螺旋滑模观测器参数，Xα和Xβ为αβ轴超螺旋积分项，
Figure FDA00036524465800000210
和
Figure FDA00036524465800000211
为其对应的微分项；
随着磁链误差越来越小，在滑模观测器中的指数项趋近于0，最后可以得到αβ轴观测的误差电压为式(11)和(12)所示，
Figure FDA0003652446580000031
Figure FDA0003652446580000032
将
Figure FDA0003652446580000033
和
Figure FDA0003652446580000034
作为补偿量加入αβ电压指令。
2.根据权利要求1所述的一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，其特征在于，所述步骤一中首先安排000矢量，将电机电感接至直流母线负极，使得电感初始电流变为0。
3.根据权利要求1所述的一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法，其特征在于，所述步骤一中通过调节A相上桥臂开关管的导通时间，得到不同大小的d轴电压，同时B相和C相桥臂下管在一个开关周期内不需要切换，可以避免切换开关管带来的死区误差。
CN202011506790.2A 2020-12-18 2020-12-18 一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法 Active CN112532137B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011506790.2A CN112532137B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011506790.2A CN112532137B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112532137A CN112532137A (zh) 2021-03-19
CN112532137B true CN112532137B (zh) 2022-07-12

Family

ID=75001894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011506790.2A Active CN112532137B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112532137B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113437915B (zh) * 2021-06-09 2022-06-21 华中科技大学 一种逆变器死区电压补偿模型的构建方法及应用
CN113507241B (zh) * 2021-07-16 2022-07-22 哈尔滨工业大学 用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法
CN114123751B (zh) * 2021-11-26 2023-10-10 珠海格力电器股份有限公司 死区补偿方法、逆变器控制电路、装置及逆变器
CN115720067A (zh) * 2022-11-25 2023-02-28 中国矿业大学 一种基于leso的单电流传感器电流重构补偿方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100999352B1 (ko) * 2008-07-23 2010-12-09 창원대학교 산학협력단 영구자석 동기 전동기 구동제어장치의 데드타임 보상기 및보상방법
CN111030534B (zh) * 2019-12-20 2021-07-13 东南大学 一种永磁同步电机稳态运行方式下的参数辨识方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112532137A (zh) 2021-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112532137B (zh) 一种精确的逆变器非线性效应在线补偿方法
CN108183648B (zh) 一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法
Wang et al. Offline parameter self-learning method for general-purpose PMSM drives with estimation error compensation
CN111030534B (zh) 一种永磁同步电机稳态运行方式下的参数辨识方法
Shen et al. Automeasurement of the inverter output voltage delay curve to compensate for inverter nonlinearity in sensorless motor drives
Cupertino et al. Sensorless position control of permanent-magnet motors with pulsating current injection and compensation of motor end effects
CN107994828B (zh) 一种永磁同步电机交直轴电感测量方法
CN103107764B (zh) 一种车用永磁同步电机弱磁控制方法
CN113300647B (zh) 一种永磁同步电机静止型交直轴电感辨识方法
Chen et al. An accurate virtual signal injection control for IPMSM with improved torque output and widen speed region
Wang et al. An offline parameter self-learning method considering inverter nonlinearity with zero-axis voltage
CN111697899B (zh) 一种变磁通永磁电机充磁状态闭环控制方法和系统
An et al. Robust predictive current control for fault-tolerant operation of five-phase PM motors based on online stator inductance identification
CN110545057A (zh) 基于前馈电压补偿的永磁同步电机基速以下参数补偿方法
Sun et al. Extended virtual signal injection control for MTPA operation of IPMSM drives with online derivative term estimation
Wu et al. Square-wave voltage injection based PMSM sensorless control considering time delay at low switching frequency
Bi et al. High-frequency injection angle self-adjustment based online position error suppression method for sensorless PMSM drives
CN113630054A (zh) 基于逆变器死区补偿的永磁同步电机在线参数辨识方法
CN116455284A (zh) 多模式调制下永磁同步电机无传感器多参数误差修正策略
Wang et al. Zero-Sequence Voltage Error Elimination Based Offline VSI Nonlinearity Identification for PMSM Drives
Wang et al. Analysis and compensation of sampling-delay error in single current sensor method for PMSM drives
Hu et al. Inductance–Resistance Online Identification for Sensorless High-Speed PMSM Considering Resistive Characteristic of Invertor Nonlinearity
CN110492806B (zh) 一种永磁同步电机在弱磁控制下的在线参数补偿方法
CN109150050B (zh) 定子电阻辨识方法、电机控制器及计算机可读存储介质
Pengcheng et al. Offline parameter identification strategy of permanent magnet synchronous motor considering the inverter nonlinearities

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231219

Address after: No. 189 Fangjiadai Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310005

Patentee after: HANGZHOU ZHONGYA MACHINERY Co.,Ltd.

Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin

Patentee before: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right