一种基于占空比DTC电压矢量PWM调制方法技术

本发明专利技术涉及控制永磁同步电机的电压矢量调制技术领域，具体来说是一种基于占空比DTC的电压矢量PWM调制方法，调速系统FMSM的输入信号线上串联连接逆变器开关信号端、相位调制器PWM信号端、电压矢量开关状态表信号端，在电压矢量开关状态表上分别设有第一开关和第二开关，所述的调速系统PMSM的输出信号线上接有位置传感器PS，位置传感器PS通过多路传感器信号端分别连接电压开关状态表和相位调制器PWM的信号输出端。本发明专利技术在上桥臂导通相进行PWM调制，下桥臂导通的相不进行PWM调制，使得每个周期内，死区作用次数保持为2次，每个控制周期间的死区补偿相互独立，互不影响，使得死区补偿易于实现。

【技术实现步骤摘要】
[
]本专利技术涉及控制永磁同步电机的电压矢量调制
，具体来说是一种基于占空比DTC的电压矢量PWM调制方法。[
技术介绍
]矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的，具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。直接转矩控制系统(DirectTorqueControl)，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器，把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。DTC系统中电机定子磁链观测的准确性是电机电磁转矩控制性能的保证，而定子磁链是由电机端电压计算得到的，因此电机端电压的准确获得就显得很重要。当逆变器向电机供电时，逆变器的输出电压就是电机的端电压。在直接转矩控制中通常根据功率器件的开关状态计算得到逆变器输出电压。在逆变器主电路中，为了防止逆变器上下桥臂的直通，逆变器上下桥臂的PWM驱动信号之间必须插入一定的死区时间，即上下桥臂同时关闭驱动信号。由于死区的存在，使得一个控制周期中实际输出电压与参考电压矢量出现偏差，进而影响到定子磁链的观测，造成控制系统性能下降甚至振荡。在占空比DTC系统中，采用一般的开关次数最少原则进行电压矢量调制会使得死区补偿复杂，不利于实现。[
技术实现思路
]针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于占空比DTC的电压矢量PWM调制方法，从而优化电压调制方式，减少死区次数，并使得死区补偿容易实现。为了实现上述目的，设计一种基于占空比DTC电压矢量PWM调制方法，所述的调速系统FMSM的输入信号线上串联连接逆变器开关信号端、相位调制器PWM信号端、电压矢量开关状态表信号端，在电压矢量开关状态表上分别设有第一开关和第二开关，所述的调速系统PMSM的输出信号线上接有位置传感器PS，位置传感器PS通过多路传感器信号端分别连接电压开关状态表和相位调制器PWM的信号输出端，逆变器的输出信号ia和ib端，掌握转矩、磁链、角度数值，所述的占空比计算由第一开关和第二开关的入口信号点位至相位调制器PWM点位，进行计算，所述的调制方法的具体操作步骤如下：(1).根据电压矢量开关表选择非零电压矢量后，根据转矩和磁链偏差估算得到占空比，从而确定所选择的电压矢量作用时间；(2).经过PWM调制后输出到逆变器，上桥臂导通相进行PWM调制，下桥臂导通的相不进行PWM调制；(3).如选择的电压矢量顺序为u1-u5-u6，在选择u1矢量时，A相和B相低电平输出，C相进行PWM调制，在PWM调制时存在2次死区时刻；(4).切换到u5和u6矢量时，仍然只是在PWM调制时存在2次死区时刻；(5).每个周期中，首尾零矢量作用，中间段非零矢量作用。本专利技术在上桥臂导通相进行PWM调制，下桥臂导通的相不进行PWM调制，使得每个周期内，死区作用次数保持为2次，每个控制周期间的死区补偿相互独立，互不影响，使得死区补偿易于实现；从死区时间的次数来看，每个控制周期内，该方案死区作用次数保持为2次，而开关次数最少方案一个控制周期内，死区作用次数为2次或3次，因此从一段时间来看，采用该方案时死区作用次数较开关次数最少方案有所减少，从而相对减少了死区效应的影响。[附图说明]图1为现有技术中开关次数最少调制方法效果示意图；图2为本专利技术创造的调制方法效果示意图；图3为本专利技术创造中占空比DTC系统框图；指定图3为本专利技术的摘要附图。[具体实施方式]下面结合附图对本专利技术作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本专利技术。在现有的占空比DTC系统中，采用一般的开关次数最少原则进行电压矢量调制会使得死区补偿复杂，不利于实现，如图1所示。电压矢量u1在一个周期内A相和B相保持低电平，C相进行PWM调制，此时在一个控制周期首尾零矢量作用，中间段非零矢量作用；电压矢量u5，B相进行PWM调制，A相和C相则保持高电平，此时，在一个控制周期首尾非零矢量作用，中间段零矢量作用。当考虑到死区补偿时，如选择的电压矢量顺序为u1-u5-u6。则在从u1切换到u5时存在一个死区时间td1，在B相PWM调制时存在2个死区时间td2和td3，因此在第n+1拍期间总共存在有3个死区时间。由电压矢量u5切换到u6时，第n+1拍期间同样存在3个死区时间，但是这2拍期间死区作用情况也不相同，所以一个周期中至少2个死区时间，或者3个。本专利技术中占空比DTC电压矢量PWM调制系统框图参见图2，调速系统FMSM的输入信号线上串联连接逆变器开关信号端、相位调制器PWM信号端、电压矢量开关状态表信号端，在电压矢量开关状态表上分别设有第一开关和第二开关，所述的调速系统PMSM的输出信号线上接有位置传感器PS，位置传感器PS通过多路传感器信号端分别连接电压开关状态表和相位调制器PWM的信号输出端，逆变器的输出信号ia和ib端，掌握转矩、磁链、角度数值，所述的占空比计算由第一开关和第二开关的入口信号点位至相位调制器PWM点位，进行计算，所述的调制方法的具体操作步骤如下：(1).根据电压矢量开关表选择非零电压矢量后，根据转矩和磁链偏差估算得到占空比，从而确定所选择的电压矢量作用时间；(2).经过PWM调制后输出到逆变器，上桥臂导通相进行PWM调制，下桥臂导通的相不进行PWM调制；(3).如选择的电压矢量顺序为u1-u5-u6，在选择u1矢量时，A相和B相低电平输出，C相进行PWM调制，在PWM调制时存在2次死区时刻；(4).切换到u5和u6矢量时，仍然只是在PWM调制时存在2次死区时刻；(5).每个周期中，首尾零矢量作用，中间段非零矢量作用。采用上述的电压矢量PWM调制方法形成如图2所示的电压矢量调制图，即上桥臂导通相进行PWM调制，下桥臂导通的相不进行PWM调制。如选择的电压矢量顺序仍然为u1-u5-u6，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于占空比DTC电压矢量PWM调制方法，所述的调速系统FMSM的输入信号线上串联连接逆变器开关信号端、相位调制器PWM信号端、电压矢量开关状态表信号端，在电压矢量开关状态表上分别设有第一开关和第二开关，其特征在于所述的调速系统PMSM的输出信号线上接有位置传感器PS，位置传感器PS通过多路传感器信号端分别连接电压开关状态表和相位调制器PWM的信号输出端，逆变器的输出信号ia和ib端，掌握转矩、磁链、角度数值，所述的占空比计算由第一开关和第二开关的入口信号点位至相位调制器PWM点位，进行计算，所述的调制方法的具体操作步骤如下：(1).根据电压矢量开关表选择非零电压矢量后，根据转矩和磁链偏差估算得到占空比，从而确定所选择的电压矢量作用时间；(2).经过PWM调制后输出到逆变器，上桥臂导通相进行PWM调制，下桥臂导通的相不进行PWM调制；(3).如选择的电压矢量顺序为u1‑u5‑u6，在选择u1矢量时，A相和B相低电平输出，C相进行PWM调制，在PWM调制时存在2次死区时刻；(4).切换到u5和u6矢量时，仍然只是在PWM调制时存在2次死区时刻；(5).每个周期中，首尾零矢量作用，中间段非零矢量作用。...

【技术特征摘要】
1.一种基于占空比DTC电压矢量PWM调制方法，所述的调速系统FMSM的输入信
号线上串联连接逆变器开关信号端、相位调制器PWM信号端、电压矢量开关状
态表信号端，在电压矢量开关状态表上分别设有第一开关和第二开关，其特征
在于所述的调速系统PMSM的输出信号线上接有位置传感器PS，位置传感器PS
通过多路传感器信号端分别连接电压开关状态表和相位调制器PWM的信号输出
端，逆变器的输出信号ia和ib端，掌握转矩、磁链、角度数值，所述的占空
比计算由第一开关和第二开关的入口信号点位至相位调制器PWM点位，进行计
算，所述的调制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨影，孙承波，
申请(专利权)人：上海新源工业控制技术有限公司，上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31