基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法技术

本发明专利技术提出一种基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法。该方法采用时间局部迭代最小二乘法对永磁同步电动机的各相电流极性进行实时判断，根据所获得的各相电流极性信号有针对性地对由SVPWM技术的每个桥臂上、下两只功率开关管的脉冲添加死区时间，对逆变器死区进行补偿，使得因逆变桥死区造成的电流波形畸变得到有效改善。该方法的算法简单，相比于基于电流空间矢量坐标变换等方法省去了坐标变换环节。能够有效地减小逆变器死区所引起的永磁同步电动机各相电流波形的畸变。

【技术实现步骤摘要】
基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法
本专利技术属于电气工程领域，针对永磁同步电动机调速系统的逆变器采用传统的空间矢量脉冲宽度调制(SpaceVectorPulseWidthModulation，简称SVPWM)驱动脉冲信号设置死区时间而造成的电流波形畸变技术问题，提出了一种基于永磁同步电动机电流极性判断进行逆变器死区补偿的方法。
技术介绍
永磁同步电动机电流波形畸变会造成电动机发热加重，电磁转矩波动增加，振动噪声增大。造成电流波形畸变有两方面原因：一方面是由于永磁同步电动机设计的原因，导致定子绕组内永磁成感应的反电动势波形不是理想的正弦波；另一方面是为了防止三相逆变器每个桥臂的上下两只功率开关管直通短路而特意为上下两只功率开关管SVPWM驱动脉冲信号设置死区时间造成的。功率开关管SVPWM驱动信号加入死区时间后，虽然有效地防止了逆变桥每个桥臂的上下两只功率开关管直通短路，却导致了逆变各相输出电压出现损失，致使永磁同步电动机的各相电流波形出现畸变。迄今为止，针对逆变器死区补偿大概分为两种办法。一种基于平均电压误差的补偿法，另一种是基于脉冲的补偿法。基于平均电压误差的方法简单易于实现，但是补偿不够精确。基于脉冲的补偿法能够精确补偿死区时间，但对控制芯片要求较高。上述两种方法都需要对电流极性进行准确判断，而电流极性判断正确与否直接影响着补偿效果的好坏。尤其在电动机低速转动时，由于电流采样噪声，导致电流穿越零点时在零点附近徘徊，精确检测电流穿越零点非常困难。已有的采用新型FIR(FiniteImpulseResponse,简称FIR)滤波器只能对固定频率的电流波形进行滤波而不产生相移，本专利技术采用基于时间局部迭代最小二乘法可以对不同频率下的电流基波分量进行预测还原，而不产生相移，从而对不同频率电流基波分量的极性都能进行准确判断。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服已有逆变器死区补偿方法存在电流极性判断的不准的技术难题。本专利技术采用时间局部迭代最小二乘法(LocalTimeIterativeLeastSquare，简称LTILS)对永磁同步电动机的各相电流极性进行判断，通过获得的各相电流极性信号分别对各相采用空间矢量脉冲宽度调制技术生成的SVPWM驱动脉冲信号重新设置死区时间，实现逆变器死区补偿，从而减小功率开关管驱动信号加入死区时间造成的电流波形畸变。在不用增加额外的硬件电路的条件下，只需通过软件编程来实现。为了实现上述目的，本专利技术提出的一种基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法，首先，在永磁同步电动机驱动逆变器的数字信号处理器中，采用时间局部迭代最小二乘法对包含噪声的永磁同步电动机A相、B相和C相的离散采样电流的基波分量进行还原，对上述A相、B相和C相电流过零点做出正确判断，得到A相、B相和C相电流极性判断结果；然后，根据判断得到的A相、B相和C相电流极性判断结果对由空间矢量脉冲宽度调制得到的功率开关管驱动脉冲信号对A相、B相和C相的空间矢量脉冲宽度调制驱动脉冲信号添加死区时间Td，作为死区时间补偿；其中：对于A相，当A相电流大于零以及由大于零变为等于零时，逆变器A相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器A相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器A相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；当A相电流小于零以及由小于零变为等于零时，逆变器A相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器A相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器A相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；对于B相，当B相电流大于零以及由大于零变为等于零时，逆变器B相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器B相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器B相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；当B相电流小于零以及由小于零变为等于零时，逆变器B相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器B相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器B相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；对于C相，当C相电流大于零以及由大于零变为等于零时，逆变器C相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器C相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器C相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；当C相电流小于零以及由小于零变为等于零时，逆变器C相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器C相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器C相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通。本专利技术方法最终实现逆变器输出的实际电压与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的理想的输出电压一致，能够有效地减小逆变器死区所引起的永磁同步电动机各相电流波形的畸变，使得永磁同步电动机A相、B相和C相电流波形的畸变得到有效改善。本专利技术方法算法简单，相比于基于电流空间矢量坐标变换等方法省去了坐标变换环节。附图说明图1为电压源型逆变器供电的永磁同步电动机调速系统控制框图；图2(a)至图2(d)分别为A相电流在逆变器A相桥臂上、下两只功率开关管中流通的路径图；图3所示为传统的逆变器SVPWM驱动脉冲信号死区时间Td添加方法以及由此造成逆变器输出电压损失的示意图；图4所示为采用时间局部迭代最小二乘法进行电流波形拟合实现逆变器SVPWM驱动脉冲信号添加死区时间Td方法的流程图；图5所示为逆变器SVPWM驱动脉冲信号采用本专利技术添加死区时间Td的示意图；图6所示为基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法控制框图。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法，其特征在于：步骤如下：步骤一、在永磁同步电动机驱动逆变器的数字信号处理器中，采用时间局部迭代最小二乘法对包含噪声的永磁同步电动机A相、B相和C相的离散采样电流的基波分量进行还原，对上述A相、B相和C相电流过零点做出正确判断，得到A相、B相和C相电流极性判断结果；步骤二、根据步骤一得到的A相、B相和C相电流极性判断结果对由空间矢量脉冲宽度调制得到的功率开关管驱动脉冲信号对A相、B相和C相的空间矢量脉冲宽度调制驱动脉冲信号添加死区时间T

【技术特征摘要】
1.一种基于永磁同步电动机电流极性判断的逆变器死区补偿方法，其特征在于：步骤如下：步骤一、在永磁同步电动机驱动逆变器的数字信号处理器中，采用时间局部迭代最小二乘法对包含噪声的永磁同步电动机A相、B相和C相的离散采样电流的基波分量进行还原，对上述A相、B相和C相电流过零点做出正确判断，得到A相、B相和C相电流极性判断结果；步骤二、根据步骤一得到的A相、B相和C相电流极性判断结果对由空间矢量脉冲宽度调制得到的功率开关管驱动脉冲信号对A相、B相和C相的空间矢量脉冲宽度调制驱动脉冲信号添加死区时间Td，作为死区时间补偿；从而实现逆变器输出的实际电压与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的理想的输出电压一致，使得永磁同步电动机A相、B相和C相电流波形的畸变得到有效改善；对于A相，当A相电流大于零以及由大于零变为等于零时，逆变器中三相逆变桥A相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器A相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器A相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；当A相电流小于零以及由小于零变为等于零时，逆变器A相的下桥臂功率开关管驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻与由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号的导通时刻和关断时刻保持一致；逆变器A相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号提前一段死区时间Td关断，并且逆变器A相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号比由空间矢量脉冲宽度调制得到的未加死区时的驱动脉冲信号延迟一段死区时间Td导通；对于B相，当B相电流大于零以及由大于零变为等于零时，逆变器B相的上桥臂功率开关管驱动脉冲信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益广，张博，沈勇环，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12