一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法技术

本发明专利技术公开了一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法，包括在同步调制区中，采集电机的相电流，计算调制电压和调制电压的相位P；获取逆变器最大载波频率和电机运行的频率对应的载波比N，根据载波比N计算每一个载波所对应的角度范围θ；根据调制电压的相位P和角度范围θ计算当前调制电压周期内的终止载波与调制电压的相位差值；根据相位差值对下一调制电压周期内的载波进行载波周期补偿生成补偿后的载波。本发明专利技术公开了一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法实现了对载波相位校正，最终达到调制波与载波两者相位完全一致，保证了电机转矩输出的精确并降低了转矩脉动。动。动。

【技术实现步骤摘要】
一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤其是一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法。

技术介绍

[0002]进行电机控制时，逆变器一般采用脉冲宽度调制方式(Pulse width modulation,简称PWM调制)输出电机的端电压。PWM调制方式对逆变器中的开关器件的通断进行控制，使逆变器输出一系列幅值相等宽度周期性变化的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。通过一定规则对各脉冲的宽度和周期进行控制，就可以得到既可幅值和频率变化的等效电压。
[0003]PWM调制包含调制波和载波，调制波就是期望得到的波形，载波一般为三角波，通过比较调制波与载波的值的大小来开通关断器件。以正弦电压调制波为例，PWM调制的波形如图1所示，其中U
c
表示载波，U
m
表示调制波。
[0004]在大功率逆变器的应用场合，为减小设备体积、降低器件发热、降低成本，载波频率的最大值受到一定限制。随着电机运行频率的提高，载波与调制波的比值逐渐降低。在电机控制策略中，调制波一般为经过计算的电机电压，具有相位角度和周期变化的幅值。
[0005]当电机频率较低，一般采用异步调制方式，此时载波与调制波数量的比值(载波比)较高，每个电压周期内电压脉冲数量较多，电压脉冲可以较好的趋近期望电压。但是当电机频率升高时，载波比逐渐减小。当载波比小于15时，为保持电机电压对称，需要采用同步调制的方式，即一个调制波周期对应固定数量的载波，此时就需要考虑调制波(电机期望电压)与载波的相位偏差问题，即初始角度的偏差。如果相位偏差过大，输出电压脉冲会发生变化，会造成电压脉冲失真，电压谐波增加。因此需要考虑调制波与载波的相位校正，以确保输出电压的质量。
[0006]以9载波比区间为例(以下分析同此设定)。当调制波与载波相位无偏差时，逆变器输出的线电压完全对称，图2为无相位偏差时，逆变器U相、V相的输出电压U
u
、U
v
、载波U
um
、U
vm
的波形。图2中，可以看出调制波U
um
起始点对应载波起始点。
[0007]当调制波与载波出现相位偏移时，由图3可以看出，调制波U
um
与载波起点相位不一致，输出的相电压脉冲波形略有变化，相位不一致会造成电压矢量与转子相对位置偏移，造成定子电压与转子位置不同步，导致电机转矩输出不精确以及转矩脉动，尤其在固定电机载波比运行时，这种现象更为严重。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对以上问题提出了一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法。
[0009]本专利技术采用的技术手段如下：
[0010]一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1、在同步调制区中，采集电机的相电流，根据所述相电流计算调制电压以及
所述调制电压的相位P；
[0012]步骤2、获取逆变器最大载波频率和电机运行的频率对应的载波比N，根据所述载波比N计算在每个调制电压周期内每一个载波所对应的角度范围θ，所述角度范围θ通过公式(1)计算：
[0013]θ＝360
°
/N
ꢀꢀꢀ
(1)；
[0014]步骤3、根据所述调制电压的相位P和所述角度范围θ判断当前载波是否为当前调制电压周期内的终止载波，若是，计算当前载波与调制电压的相位差值；
[0015]步骤4、根据所述相位差值对下一调制电压周期内的载波进行载波周期补偿，并在下一载波起始时刻，生成补偿后的载波。
[0016]进一步地，所述步骤3中通过以下方法判断当前载波是否为当前调制电压周期内的终止载波：
[0017]利用所述调制电压的相位P除以所述角度范围θ获得整数部分n，判断整数部分n是否等于N
‑
1，若是，当前载波为当前调制电压周期内的终止载波。
[0018]进一步地，所述步骤3中通过以下方法计算当前载波与调制电压的相位差值err1：
[0019]利用所述调制电压的相位P除以所述角度范围θ获得余数部分y，
[0020]当余数部分y小于θ/2时，err1＝
‑
y，
[0021]当余数部分y大于θ/2时，err1＝θ
‑
y。
[0022]进一步地，所述步骤4中通过以下方法对下一调制电压周期内的载波进行载波周期补偿：
[0023]通过公式(2)进行PI调节和限幅处理：
[0024][0025]其中：ΔC为PI调节器输出的补偿值，K
p
为比例调节系数，K
i
为积分调节系数，T
i
为积分周期，为误差累加项，i表示err1的序号；
[0026]通过公式(3)对载波值进行限幅，限幅规则如下：
[0027]ΔC
PI
＝((ΔC)<(MIN)？(MIN):((ΔC)>(MAX)？(MAX):(ΔC)))
ꢀꢀꢀ
(3)
[0028]式中：MAX，MIN分别允许输出的最大和最小值，ΔC
PI
为限幅后的载波补偿值。
[0029]与现有技术比较，本专利技术公开的低载波比条件下调制波与载波相位校正方法具有以下有益效果：本专利技术中由于通过实时采集相电流并计算调制电压的相位，通过载波比计算每个载波所对应的角度范围，进而通过电压的相位和角度范围判断出当前载波是否为当前调制电压周期内的终止载波，进而计算出当前载波与调制电压的相位差值，通过相位差值对下一周期的载波进行校正补偿，实现了实时对载波与调制波相位的校准，最终达到调制波与载波两者相位完全一致，保证了电机转矩输出的精确并降低了转矩脉动。
附图说明
[0030]图1为脉冲宽度调制(PWM)波示意图；
[0031]图2为无相位偏差时，U相、V相的相电压和载波的波形图；
[0032]图3为有相位偏差时，U相、V相的相电压和载波的波形图；
[0033]图4为本专利技术公开的低载波比条件下调制波与载波相位校正方法的流程图；
[0034]图5为载波与调制波的相对位置关系；
[0035]图6为本专利技术中载波的相位校正的原理图；
[0036]图7为本专利技术实施例中调制波超前载波时，相位校正后的波形图；
[0037]图8为本专利技术实施例中调制波滞后载波时，相位校正后的波形图。
具体实施方式
[0038]如图4所示为本专利技术公开的低载波比条件下调制波与载波相位校正方法，包括以下步骤：
[0039]步骤1、在同步调制区中，采集电机的相电流，根据所述相电流计算调制电压以及所述调制电压的相位P；
[0040]步骤2、获取逆变器最大载波频率和电机运行的频率对应的载波比N，根据所述载波比N计算在每个调制电压周期内每一个载波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低载波比条件下调制波与载波相位校正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在同步调制区中，采集电机的相电流，根据所述相电流计算调制电压以及所述调制电压的相位P；步骤2、获取逆变器最大载波频率和电机运行的频率对应的载波比N，根据所述载波比N计算在每个调制电压周期内每一个载波所对应的角度范围θ，所述角度范围θ通过公式(1)计算：θ＝360
°
/N
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)；步骤3、根据所述调制电压的相位P和所述角度范围θ判断当前载波是否为当前调制电压周期内的终止载波，若是，计算当前载波与调制电压的相位差值；步骤4、根据所述相位差值对下一调制电压周期内的载波进行载波周期补偿，并在下一载波起始时刻，生成补偿后的载波。2.根据权利要求1所述的低载波比条件下调制波与载波相位校正方法，其特征在于：所述步骤3中通过以下方法判断当前载波是否为当前调制电压周期内的终止载波：利用所述调制电压的相位P除以所述角度范围θ获得整数部分n，判断整数部分n是否等于N
‑
1，若是，当前载波为当前调制电压周期内的终止载波。3.根据权利要求2所述的低载波比条件下调制波...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宏洋，王乃福，王雪迪，单宝钰，王仲，
申请(专利权)人：中车大连电力牵引研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：