CN113346796B - 电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质 - Google Patents

电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN113346796B
CN113346796B CN202010093644.5A CN202010093644A CN113346796B CN 113346796 B CN113346796 B CN 113346796B CN 202010093644 A CN202010093644 A CN 202010093644A CN 113346796 B CN113346796 B CN 113346796B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
compensation
voltage
dead
sector
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
CN202010093644.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113346796A (zh
Inventor
李荷洁
程云峰
赵家琦
王彤
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.)
Guangdong Welling Motor Manufacturing Co Ltd
Midea Welling Motor Technology Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Welling Motor Manufacturing Co Ltd
Midea Welling Motor Technology Shanghai Co Ltd
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 Guangdong Welling Motor Manufacturing Co Ltd, Midea Welling Motor Technology Shanghai Co Ltd filed Critical Guangdong Welling Motor Manufacturing Co Ltd
Priority to CN202010093644.5A priority Critical patent/CN113346796B/zh
Publication of CN113346796A publication Critical patent/CN113346796A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113346796B publication Critical patent/CN113346796B/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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • 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
    • 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
    • H02P27/12—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 pulsing by guiding the flux vector, current vector or voltage vector on a circle or a closed curve, e.g. for direct torque 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
    • 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

Abstract

本发明提出了一种电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质。其中，电机控制装置包括：采样模块，用于获取电机的相电流；处理模块，用于获取死区误差时间、电压扇区补偿时间，根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，以及根据死区补偿时间对脉冲宽度调制占空比进行补偿。本发明的技术方案基于电压矢量扇区中的相电流极性，即电压与电流之间的相位角几乎为零，实现了在小电流情况下进行离线的PWM脉宽补偿，因此避免了由各种扰动引起的对电流极性的误判断，达到良好的死区补偿效果。

Description

电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体而言，涉及一种电机控制装置、电机控制装置的死区补偿方法、电机系统和计算机可读存储介质。
背景技术
电压源型逆变器一般采用每相具有上、下两个互补动作的功率半导体器件的三相全桥电路，输出电压采用PWM(脉冲宽度调制)方式，按照时间电压面积等效原则，通过控制调制比较值改变占空比来调节输出电压。
为了防止上、下两个开关管之间出现“桥臂直通”现象，一般会在桥臂的驱动信号中插入一段“死区时间”，在该段时间之内，上、下两个功率半导体开关器件均处于关断状态。如图1所示，三相全桥电路包括电机N、开关管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、)和二极管(D1、D2、D3、D4、D5、D6)，以u相为例分析死区效应，其分析结果同样适用于v、w两相。在死区时间Tdead内，上管Q1和下管Q4不导通，相电流iu通过二极管D1和D4续流。由于电机N可近似看作是一个大感性负载，相电流的方向不能突变，所以在死区时间Tdead内相电压uun的方向也不能突变。
如图2所示，分析理想状态和实际状态下的PWM信号和u相电压。理想的上管PWM信号如图2中PWMH(Ideal)所示，理想的下管PWM信号如图2中PWML(Ideal)所示。当考虑死区时间Tdead(即开关管延时开通一段时间)时，实际的上管PWM信号如图2中PWMH(Actual)所示，理想的下管PWM信号如图2中PWML(Actual)所示。当电流流进u相时，在死区时间Tdead内，电流通过二极管D4续流，相当于Q4开通；反之，当电流流出u相时，在死区时间Tdead内，电流通过二极管D1续流，相当于Q1开通。则在iu>0和iu<0时对应的理想相电压和实际相电压分别如图2中Uun(Ideal)和Uun(Actual)所示，Ton为开关管触发时刻、Toff为开关管关断时刻。
电机转速与反电动势成正比，也就是说电机转速越低，反电势越小，逆变器输出电压越小，由输出电压误差引起的电压畸变越大，进而引入大量电流谐波。因此需在空间矢量调制时对误差时间Terro进行补偿，即时间补偿法。相关技术中的时间补偿法为：当iu>0时在一个开关周期内上管开通，下管关断，上管实际开通时间比理想开通时间缩短了Terro，而下管的实际开通时间则延长了Terro，那么，需要做的时间补偿是将上管的理想开通时间延长Terro，由信号的互补性，下管的开通时间就被缩短了Terro，这样就达到了开关管实际开通时间与理想给定时间长度相一致的目的，保证了逆变器输出电压值与给定值相等。同理可分析当iu<0时，补偿方法是将上管的理想开通时间缩短Terro。因此，在一个开关周期内，以tuon表示u相上桥臂开关管信号触发导通时刻，补偿后的触发导通时刻为t’uon，v、w相的补偿方法与u相相同。当iu>0时，则t’uon＝tuon-Terro/2；当iu<0时，则t’uon＝tuon+Terro/2。
在空间矢量调制中，以uvw三相电流极性为正负负、电压矢量合成的第3扇区为例进行分析，如图3所示，1H表示u相上管、2H表示v相上管、3H表示w相上管，u相上管高电平延长Terro时间(阴影部分)，v、w上管高电平缩短Terro时间，由此可分析在其他电流极性情况下各相补偿情况，如表1所示：
表1
Figure BDA0002384540470000021
根据上述分析，进行时间补偿的前提是对电流极性准确判断，但对于相电流较小的情况，电流在零点附近的多次波动使得电流极性扇区在切换时来回波动，造成计算的补偿值不准确，甚至会增大相电流中的谐波含量，因此在永磁同步电机运行在低速小电流的工况下，如何实现死区效应的精确补偿为本领域迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个方面在于提出了一种电机控制装置。
本发明的另一个方面在于提出了一种电机控制装置的死区补偿方法。
本发明的再一个方面在于提出了一种电机系统。
本发明的又一个方面在于提出了一种计算机可读存储介质。
有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种电机控制装置，包括：采样模块，用于获取电机的相电流；处理模块，用于获取死区误差时间、电压扇区补偿时间，根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，以及根据死区补偿时间对脉冲宽度调制占空比进行补偿。
本发明提供的电机控制装置，通过采样模块获取电机的相电流，利用处理模块计算死区误差时间和电压扇区补偿时间，并根据死区误差时间、电压扇区补偿时间(即扇区跳变处的补偿时间)和相电流在电压矢量扇区中的极性确定死区补偿时间，进一步地，将死区补偿时间叠加到脉冲宽度调制信号的高电平时长上，实现对脉冲宽度调制占空比的补偿。本发明的技术方案基于电压矢量扇区中的相电流极性，即电压与电流之间的相位角几乎为零，实现了在小电流情况下(电流较小时电压与电流之间的相位角几乎为零)进行离线的PWM脉宽补偿，因此避免了由各种扰动引起的对电流极性的误判断，达到良好的死区补偿效果。
根据本发明的上述电机控制装置，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，处理模块根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，具体包括：相电流在电压矢量扇区中小于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和的负值作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中大于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中等于0，令死区补偿时间为0。
在该技术方案中，当相电流小于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；当相电流大于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和的负值叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；在各电压扇区内，三相相电流中存在一相穿越零点，则不对该相进行时间补偿，从而实现死区效应的精确补偿。
在上述任一技术方案中，处理模块获取死区误差时间，具体包括：根据电机逆变器开关管的开通时间、电机逆变器的开关管的关断时间和预设死区时间，计算死区误差时间。
在该技术方案中，由电机逆变器开关管开通时间Ton、关断时间Toff及预设死区时间Tdead计算误差时间Terro，计算公式如下：
Terro＝Tdead+Ton-Toff (1)
其中，预设死区时间Tdead由选用的电机逆变器开关管决定。
在上述任一技术方案中，采样模块还用于获取直流母线电压；处理模块获取电压扇区补偿时间，具体包括：根据相电流有效值、电机交轴电抗、直流母线电压和电机逆变器开关管的开关周期，计算电压扇区补偿时间。
在该技术方案中，扇区跳变处的补偿时间Tcomp2通过理论计算得到，计算公式如下：
Figure BDA0002384540470000041
其中，Irms为相电流有效值、Xq为电机交轴电抗、Udc为直流母线电压和、Ts为电机逆变器开关管的开关周期。
根据本发明的另一个方面，提出了一种电机控制装置的死区补偿方法，包括：获取死区误差时间、电压扇区补偿时间和电机的相电流；根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间；根据死区补偿时间对电机控制装置的脉冲宽度调制占空比进行补偿。
本发明提供的电机控制装置的死区补偿方法，计算死区误差时间和电压扇区补偿时间，并根据死区误差时间、电压扇区补偿时间(即扇区跳变处的补偿时间)和相电流在电压矢量扇区中的极性确定死区补偿时间，进一步地，将死区补偿时间叠加到脉冲宽度调制信号的高电平时长上，实现对脉冲宽度调制占空比的补偿。本发明的技术方案基于电压矢量扇区中的相电流极性，即电压与电流之间的相位角几乎为零，实现了在小电流情况下(电流较小时电压与电流之间的相位角几乎为零)进行离线的PWM脉宽补偿，因此避免了由各种扰动引起的对电流极性的误判断，达到良好的死区补偿效果。
根据本发明的上述电机控制装置的死区补偿方法，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间的步骤，具体包括：相电流在电压矢量扇区中小于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和的负值作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中大于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中等于0，令死区补偿时间为0。
在该技术方案中，当相电流小于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；当相电流大于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和的负值叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；在各电压扇区内，三相相电流中存在一相穿越零点，则不对该相进行时间补偿，从而实现死区效应的精确补偿。
在上述任一技术方案中，获取死区误差时间的步骤，具体包括：根据电机逆变器开关管的开通时间、电机逆变器的开关管的关断时间和预设死区时间，计算死区误差时间。
在该技术方案中，由电机逆变器开关管开通时间Ton、关断时间Toff及预设死区时间Tdead计算误差时间Terro，计算公式如下：
Terro＝Tdead+Ton-Toff (1)
其中，预设死区时间Tdead由选用的电机逆变器开关管决定。
在上述任一技术方案中，获取电压扇区补偿时间的步骤，具体包括：根据相电流有效值、电机交轴电抗、直流母线电压和电机逆变器开关管的开关周期，计算电压扇区补偿时间。
在该技术方案中，扇区跳变处的补偿时间Tcomp2通过理论计算得到，计算公式如下：
Figure BDA0002384540470000061
其中，Irms为相电流有效值、Xq为电机交轴电抗、Udc为直流母线电压和、Ts为电机逆变器开关管的开关周期。
根据本发明的再一个方面，提出了一种电机系统，包括：电机；以及上述任一技术方案的电机控制装置。
本发明提供的电机系统包括电机和上述任一技术方案的电机控制装置(通过时间补偿后的脉冲宽度调制信号控制电机)，该电机系统包括上述任一技术方案的电机控制装置的全部有益效果。
根据本发明的又一个方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制装置的死区补偿方法。
本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的电机控制装置的死区补偿方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一技术方案的电机控制装置的死区补偿方法的全部有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了相关技术中永磁同步电机驱动示意图；
图2示出了相关技术中考虑死区时间以及开关时间的PWM信号和u相电压示意图；
图3示出了相关技术时间补偿法第3扇区时间补偿前后触发信号图；
图4示出了本发明的一个实施例的电机控制装置的示意框图；
图5示出了本发明具体实施例的控制器死区补偿系统的示意框图；
图6示出了本发明的一个实施例的电机控制装置的死区补偿方法的流程示意图；
图7示出了本发明具体实施例的控制器死区补偿方法的流程示意图；
图8示出了本发明具体实施例的SVPWM(空间矢量脉宽调制)空间电压矢量与扇区号示意图；
图9示出了本发明具体实施例的第3扇区时间补偿前后触发信号图；
图10示出了本发明实施例的电机低速空载时不进行补偿时的相电流波形截图；
图11示出了本发明实施例的电机低速空载时采用本发明补偿方法后的相电流波形截图；
图12示出了本发明实施例的电机低速空载时补偿前后的相电流FFT分析结果截图；
图13示出了本发明实施例的电机低速轻载时不进行补偿时的相电流波形截图；
图14示出了本发明实施例的电机低速轻载时采用本发明补偿方法后的相电流波形截图；
图15示出了本发明实施例的电机低速轻载时补偿前后的相电流FFT分析结果截图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例，提出一种电机控制装置，图4示出了本发明的一个实施例的电机控制装置100的示意框图。其中，该电机控制装置100包括：
采样模块102，用于获取电机的相电流；
处理模块104，用于获取死区误差时间、电压扇区补偿时间，根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，以及根据死区补偿时间对脉冲宽度调制占空比进行补偿。
本发明提供的电机控制装置100，通过采样模块102获取电机的相电流，利用处理模块104计算死区误差时间和电压扇区补偿时间，并根据死区误差时间、电压扇区补偿时间(即扇区跳变处的补偿时间)和相电流在电压矢量扇区中的极性确定死区补偿时间，进一步地，将死区补偿时间叠加到脉冲宽度调制信号的高电平时长上，实现对脉冲宽度调制占空比的补偿。本发明的技术方案基于电压矢量扇区中的相电流极性，即电压与电流之间的相位角几乎为零，实现了在小电流情况下(电流较小时电压与电流之间的相位角几乎为零)进行离线的PWM脉宽补偿，因此避免了由各种扰动引起的对电流极性的误判断，达到良好的死区补偿效果。
在上述实施例中，由电机逆变器开关管开通时间Ton、关断时间Toff及预设死区时间Tdead计算误差时间Terro，计算公式如下：
Terro＝Tdead+Ton-Toff (1)
其中，预设死区时间Tdead由选用的电机逆变器开关管决定。
在上述任一实施例中，扇区跳变处的补偿时间Tcomp2通过理论计算得到，计算公式如下：
Figure BDA0002384540470000081
其中，Irms为相电流有效值、Xq为电机交轴电抗、Udc为直流母线电压和、Ts为电机逆变器开关管的开关周期。
在上述任一实施例中，处理模块104根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，具体包括：相电流在电压矢量扇区中小于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和的负值作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中大于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中等于0，令死区补偿时间为0。
在该实施例中，当相电流小于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；当相电流大于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和的负值叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；在各电压扇区内，三相相电流中存在一相穿越零点，则不对该相进行时间补偿，从而实现死区效应的精确补偿。
在具体实施例中，如图5所示，提供一种控制器死区补偿系统，主要包括：
误差时间计算模块202，用于计算由逆变器开关管开通时间Ton、关断时间Toff及死区时间Tdead引起的误差时间Terro，计算公式如下：
Terro＝Tdead+Ton-Toff (1)
相电流及母线电压采样模块204，用于计算相电流有效值及采样直流母线电压值。
电流极性判断模块206，用于判断空间矢量调制各电压扇区中的电流极性。
第一补偿时间计算模块208，用于根据误差时间Terro计算各相PWM占空比所需补偿时间Tcomp1，且在各电压扇区中存在一相电流穿越零点，不对该相进行时间补偿。
第二补偿时间计算模块210，用于理论估算电压扇区补偿时间Tcomp2，即扇区跳变处的补偿时间，电压扇区补偿时间Tcomp2计算公式如下：
Figure BDA0002384540470000091
其中，Irms为相电流有效值、Xq为电机交轴电抗、Udc为直流母线电压和、Ts为电机逆变器开关管的开关周期。
补偿时间叠加模块212，将Tcomp1和Tcomp2补偿到PWM占空比上。
其中，第一补偿时间计算模块208中的各相PWM占空比所需补偿时间Tcomp1需根据相电流极性进行判断，当相电流i>0时，Tcomp1＝Terro；当相电流i<0时，Tcomp1＝-Terro，在各电压扇区内，三相相电流中存在一相穿越零点，则不对该相进行时间补偿。
补偿时间叠加模块212中，需对电压矢量当前所处的扇区区间号进行判断从而判断扇区内相电流极性，当相电流i>0时，Tcomp2取Tcomp2，当相电流i<0时，取-Tcomp2。最后，当相电流i>0时，将(Terro+Tcomp2)补偿到PWM占空比上；当相电流i<0时，将(-Terro-Tcomp2)补偿到PWM占空比上。表2中示出了各相补偿情况，其中，tuon为u相的理论触发时刻、tvon为v相的理论触发时刻、twon分别为w相的理论触发时刻，t’uon为u相补偿后的触发时刻、t’von为v相补偿后的触发时刻、t’won为w相补偿后的触发时刻。
表2
扇区号 t<sub>uon</sub> t<sub>von</sub> t<sub>won</sub>
3 t<sub>uon</sub>-T<sub>erro</sub>/2-T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>von</sub> t<sub>won</sub>+T<sub>erro</sub>/2+T<sub>comp2</sub>/2
1 t<sub>uon</sub> t<sub>von</sub>-T<sub>erro</sub>/2-T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>won</sub>+T<sub>erro</sub>/2+T<sub>comp2</sub>/2
5 t<sub>uon</sub>+T<sub>erro</sub>/2+T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>von</sub>-T<sub>erro</sub>/2-T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>won</sub>
4 t<sub>uon</sub>+T<sub>erro</sub>/2+T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>von</sub> t<sub>won</sub>-T<sub>erro</sub>/2-T<sub>comp2</sub>/2
6 t<sub>uon</sub> t<sub>von</sub>+T<sub>erro</sub>/2+T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>won</sub>-T<sub>erro</sub>/2-T<sub>comp2</sub>/2
2 t<sub>uon</sub>-T<sub>erro</sub>/2-T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>von</sub>+T<sub>erro</sub>/2+T<sub>comp2</sub>/2 t<sub>won</sub>
本发明第二方面的实施例，提出一种电机控制装置的死区补偿方法，图6示出了本发明的一个实施例的电机控制装置的死区补偿方法的流程示意图。其中，该死区补偿方法包括：
步骤302，获取死区误差时间、电压扇区补偿时间和电机的相电流；
步骤304，根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间；
步骤306，根据死区补偿时间对电机控制装置的脉冲宽度调制占空比进行补偿。
本发明提供的电机控制装置的死区补偿方法，计算死区误差时间和电压扇区补偿时间，并根据死区误差时间、电压扇区补偿时间(即扇区跳变处的补偿时间)和相电流在电压矢量扇区中的极性确定死区补偿时间，进一步地，将死区补偿时间叠加到脉冲宽度调制信号的高电平时长上，实现对脉冲宽度调制占空比的补偿。本发明的技术方案基于电压矢量扇区中的相电流极性，即电压与电流之间的相位角几乎为零，实现了在小电流情况下(电流较小时电压与电流之间的相位角几乎为零)进行离线的PWM脉宽补偿，因此避免了由各种扰动引起的对电流极性的误判断，达到良好的死区补偿效果。
在上述实施例中，步骤306，根据死区误差时间、电压扇区补偿时间和相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，具体包括：相电流在电压矢量扇区中小于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和的负值作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中大于0，将死区误差时间与电压扇区补偿时间加和作为死区补偿时间；相电流在电压矢量扇区中等于0，令死区补偿时间为0。
在该实施例中，当相电流小于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；当相电流大于0时，将死区误差时间与电压扇区补偿时间的和的负值叠加到该相电流对应相的脉冲宽度调制信号的高电平时长上；在各电压扇区内，三相相电流中存在一相穿越零点，则不对该相进行时间补偿，从而实现死区效应的精确补偿。
在上述任一实施例中，步骤302中，获取死区误差时间，具体包括：根据电机逆变器开关管的开通时间、电机逆变器的开关管的关断时间和预设死区时间，计算死区误差时间。
在该实施例中，由电机逆变器开关管开通时间Ton、关断时间Toff及预设死区时间Tdead计算误差时间Terro，计算公式如下：
Terro＝Tdead+Ton-Toff (1)
其中，预设死区时间Tdead由选用的电机逆变器开关管决定。
在上述任一实施例中，步骤302中，获取电压扇区补偿时间，具体包括：根据相电流有效值、电机交轴电抗、直流母线电压和电机逆变器开关管的开关周期，计算电压扇区补偿时间。
在该实施例中，扇区跳变处的补偿时间Tcomp2通过理论计算得到，计算公式如下：
Figure BDA0002384540470000111
其中，Irms为相电流有效值、Xq为电机交轴电抗、Udc为直流母线电压和、Ts为电机逆变器开关管的开关周期。
在具体实施例中，提供一种控制器死区补偿方法，如图7所示，该控制器死区补偿方法步骤包括：
步骤402，根据逆变器开关管开通时间Ton、关断时间Toff及死区时间Tdead计算误差时间Terro；
步骤404，采样电机三相电流及直流母线电压，计算相电流有效值；
步骤406，根据相电流有效值，q轴电抗，直流母线电压和开关周期，通过理论估算扇区跳变处的补偿时间Tcomp2；
步骤408，判断空间矢量调制各电压扇区中的电流极性，如图8所示，三相全桥逆变器包括六个开关管，开关管的空间电压矢量的全部组合包括六个非零矢量和两个零矢量，六个非零矢量包括：V1(001)、V2(010)、V3(011)、V4(100)、V5(101)、V6(110)，两个零矢量包括：V0(000)、V7(111)，可根据图8确定出
Figure BDA0002384540470000121
的极性；
步骤410，计算各相PWM占空比所需补偿时间Tcomp1，且在各扇区中不对电流过零相进行时间补偿；
步骤412，将Tcomp1和Tcomp2进行叠加后补偿到PWM占空比上，在该步骤中，根据表2中示出的各相补偿情况进行补偿，如图9所示，其中，1H表示u相上管波形、2H表示v相上管波形、3H表示w相上管波形。
图10示出了本发明实施例的电机低速空载时不进行补偿时的相电流波形截图；图11示出了本发明实施例的电机低速空载时采用本发明补偿方法后的相电流波形截图；图12示出了本发明实施例的电机低速空载时补偿前后的相电流FFT(快速傅里叶)分析结果截图；图13示出了本发明实施例的电机低速轻载时不进行补偿时的相电流波形截图；图14示出了本发明实施例的电机低速轻载时采用本发明补偿方法后的相电流波形截图；图15示出了本发明实施例的电机低速轻载时补偿前后的相电流FFT分析结果截图。由图10至图15可知，电流波形的畸变程度得到了极大抑制并且总的谐波含量可以降低约50％，5次、7次、11次和13次等低次谐波均得到了明显抑制。
本实施例通过对传统的时间补偿法进行改进，在永磁同步电机在低速小电流工况时，避免了对电流极性的误判，极大降低了相电流谐波的畸变程度，从而达到良好的谐波抑制效果。
本发明第三方面的实施例，提出了一种电机系统，包括：电机；以及上述任一实施例的电机控制装置。
本发明提供的电机系统包括电机和上述任一实施例的电机控制装置(通过时间补偿后的脉冲宽度调制信号控制电机)，该电机系统包括上述任一实施例的电机控制装置的全部有益效果。
本发明第四方面的实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的电机控制装置的死区补偿方法。
本发明提供的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的电机控制装置的死区补偿方法的步骤，因此该计算机可读存储介质包括上述任一实施例的电机控制装置的死区补偿方法的全部有益效果。
在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机控制装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于获取电机的相电流；
处理模块，用于获取死区误差时间、电压扇区补偿时间，根据所述死区误差时间、所述电压扇区补偿时间和所述相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，以及根据所述死区补偿时间对脉冲宽度调制占空比进行补偿；
所述采样模块还用于获取直流母线电压；
所述处理模块获取电压扇区补偿时间，具体包括：
根据相电流有效值、电机交轴电抗、所述直流母线电压和电机逆变器开关管的开关周期，计算所述电压扇区补偿时间；
所述电压扇区补偿时间Tcomp2通过理论计算得到，计算公式如下：
Figure FDA0003640885130000011
其中，Irms为所述相电流有效值、Xq为所述电机交轴电抗、Udc为所述直流母线电压、Ts为所述电机逆变器开关管的开关周期。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述处理模块根据所述死区误差时间、所述电压扇区补偿时间和所述相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间，具体包括：
所述相电流在电压矢量扇区中小于0，将所述死区误差时间与所述电压扇区补偿时间加和的负值作为所述死区补偿时间；
所述相电流在电压矢量扇区中大于0，将所述死区误差时间与所述电压扇区补偿时间加和作为所述死区补偿时间；
所述相电流在电压矢量扇区中等于0，令所述死区补偿时间为0。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于，所述处理模块获取死区误差时间，具体包括：
根据电机逆变器开关管的开通时间、所述电机逆变器的开关管的关断时间和预设死区时间，计算所述死区误差时间。
4.一种电机控制装置的死区补偿方法，其特征在于，包括：
获取死区误差时间、电压扇区补偿时间、电机的相电流和直流母线电压；
根据所述死区误差时间、所述电压扇区补偿时间和所述相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间；
根据所述死区补偿时间对所述电机控制装置的脉冲宽度调制占空比进行补偿；
所述获取电压扇区补偿时间，具体包括：
根据相电流有效值、电机交轴电抗、所述直流母线电压和电机逆变器开关管的开关周期，计算所述电压扇区补偿时间；
所述电压扇区补偿时间Tcomp2通过理论计算得到，计算公式如下：
Figure FDA0003640885130000021
其中，Irms为所述相电流有效值、Xq为所述电机交轴电抗、Udc为所述直流母线电压、Ts为所述电机逆变器开关管的开关周期。
5.根据权利要求4所述的电机控制装置的死区补偿方法，其特征在于，根据所述死区误差时间、所述电压扇区补偿时间和所述相电流在电压矢量扇区中的极性，确定死区补偿时间的步骤，具体包括：
所述相电流在电压矢量扇区中小于0，将所述死区误差时间与所述电压扇区补偿时间加和的负值作为所述死区补偿时间；
所述相电流在电压矢量扇区中大于0，将所述死区误差时间与所述电压扇区补偿时间加和作为所述死区补偿时间；
所述相电流在电压矢量扇区中等于0，令所述死区补偿时间为0。
6.根据权利要求4或5所述的电机控制装置的死区补偿方法，其特征在于，获取死区误差时间的步骤，具体包括：
根据电机逆变器开关管的开通时间、所述电机逆变器的开关管的关断时间和预设死区时间，计算所述死区误差时间。
7.一种电机系统，其特征在于，包括：
电机；以及
如权利要求1至3中任一项所述的电机控制装置。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至6中任一项所述的电机控制装置的死区补偿方法。
CN202010093644.5A 2020-02-14 2020-02-14 电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质 Active CN113346796B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010093644.5A CN113346796B (zh) 2020-02-14 2020-02-14 电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010093644.5A CN113346796B (zh) 2020-02-14 2020-02-14 电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113346796A CN113346796A (zh) 2021-09-03
CN113346796B true CN113346796B (zh) 2022-07-12

Family

ID=77466949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010093644.5A Active CN113346796B (zh) 2020-02-14 2020-02-14 电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113346796B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115833688B (zh) * 2021-12-17 2023-10-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 死区补偿方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质
CN114447936B (zh) * 2021-12-24 2022-12-09 致瞻科技(上海)有限公司 一种碳化硅器件动态电压补偿方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004015856A (ja) * 2002-06-04 2004-01-15 Yaskawa Electric Corp Ａｃモータ駆動装置
CN101834519A (zh) * 2010-05-10 2010-09-15 东方日立(成都)电控设备有限公司 基于高压大功率变频器的低频下死区补偿方法
JP2011239667A (ja) * 2010-05-06 2011-11-24 Lsis Co Ltd インバータの出力電流歪補償装置
CN105827175A (zh) * 2016-02-29 2016-08-03 国网安徽省电力公司淮北供电公司 电动汽车矢量控制系统非线性补偿方法及系统
CN106788058A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 南京埃斯顿自动控制技术有限公司 一种永磁同步电机的死区补偿控制方法
CN109217650A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 基于特定谐波补偿的同步死区调制方法
CN110071669A (zh) * 2019-06-03 2019-07-30 北京机械设备研究所 一种永磁同步电机矢量控制“死区效应”补偿方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109149921B (zh) * 2018-09-21 2019-12-20 西南民族大学 一种基于不连续脉宽调制的死区补偿方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004015856A (ja) * 2002-06-04 2004-01-15 Yaskawa Electric Corp Ａｃモータ駆動装置
JP2011239667A (ja) * 2010-05-06 2011-11-24 Lsis Co Ltd インバータの出力電流歪補償装置
CN101834519A (zh) * 2010-05-10 2010-09-15 东方日立(成都)电控设备有限公司 基于高压大功率变频器的低频下死区补偿方法
CN105827175A (zh) * 2016-02-29 2016-08-03 国网安徽省电力公司淮北供电公司 电动汽车矢量控制系统非线性补偿方法及系统
CN106788058A (zh) * 2016-12-22 2017-05-31 南京埃斯顿自动控制技术有限公司 一种永磁同步电机的死区补偿控制方法
CN109217650A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 基于特定谐波补偿的同步死区调制方法
CN110071669A (zh) * 2019-06-03 2019-07-30 北京机械设备研究所 一种永磁同步电机矢量控制“死区效应”补偿方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于SVPWM调制策略的死区补偿方法;李西光 等;《中国计量协会冶金分会2009年年会论文集》;20090930;第841-843页 *
基于逆变器死区补偿的永磁同步电机转矩脉动抑制的策略研究;陈坤 等;《第十三届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）》;20160930;第1-4页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113346796A (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1814215B1 (en) Electric power converter and motor driving system
US8278865B2 (en) Control device
RU2391767C2 (ru) Устройство и способ регулирования системы привода от электродвигателя
Ozturk et al. Power factor correction of direct torque controlled brushless DC motor drive
US8773870B2 (en) Power converter and method for controlling same
CN108054913B (zh) Pfc电路、电机控制系统及变频空调器
CN113346796B (zh) 电机控制装置、死区补偿方法、电机系统和存储介质
CN108023473B (zh) Pfc电路、电机控制系统及变频空调器
JP2011061887A (ja) 電力変換装置、電力変換装置の制御方法、および空気調和機
EP3422551A1 (en) Power conversion device, motor drive device, and refrigerator using same
US20220360183A1 (en) Energy conversion device, power system and vehicle
CN108123593B (zh) Pfc电路、电机控制系统及变频空调器
WO2012117642A1 (ja) 電力変換装置、電力変換システム、およびモータインバータ
CN108023474B (zh) Pfc电路、电机控制系统及变频空调器
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
CN108494311B (zh) 一种电流源逆变器控制的电机相电流尖峰消除方法
Sayeef et al. Improved flux and torque estimators of a direct torque controlled interior PM machine with compensations for dead-time effects and forward voltage drops
KR100315183B1 (ko) 벡터제어유도모터용데드타임보상방법
Büyükkeleş et al. Analysis and compensation of nonlinear effects in an inverter with power MOSFETs
CN116686208A (zh) 一种电机驱动装置、电机系统以及电动车辆
JP2006074898A (ja) 電圧形インバータのデッドタイム補償法およびデッドタイム補償器
JPH05308778A (ja) 電気自動車駆動用インバータ
KR101326494B1 (ko) 인버터의 전압 변조방식 전환을 통한 ｉｇｂｔ 도통손실 저감 방법
KR101854530B1 (ko) 차재용 전동 압축기
CN116683810A (zh) 一种变频变电压的永磁同步电机控制方法

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