【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机变频驱动领域，更具体地，涉及一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法。
技术介绍
1、近年来，变频电机驱动技术已经在各个领域取得广泛应用。传统变频驱动技术采用交流-直流-交流拓扑结构，主要由单相不可控整流桥、功率因数校正电路(power factorcorrection，pfc)、母线电容和三相逆变器构成。然而，传统变频驱动系统中使用的大容量铝电解电容影响了整个驱动系统的寿命和可靠性，并且引入额外的pfc电路不利于系统向低成本、小型化和高可靠性的方向发展。为了解决这些问题，可以使用小容量的薄膜电容替代铝电解电容，并省去pfc电路，这种新的驱动系统被称为“无电解电容驱动系统”。薄膜电容具有低损耗、良好的高温稳定性和长寿命等优点，与电解电容相比具有更高的可靠性，可以有效避免电容失效导致系统发生故障。此外，省去pfc电路进一步降低了驱动系统的体积和成本。
2、无电解电容驱动系统中采用的薄膜电容容值通常在数微法至数十微法之间，其储能能力有限。网侧输入和逆变器输出的瞬时功率不再解耦。通过合理地控制逆变器输出的瞬时功率，即可间接地调整网侧输入的瞬时功率，从而在不使用pfc电路的条件下校正网侧功率因数，这是无电解电容驱动系统独有的优势之一。研究无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，有助于变频驱动产品向低成本、高功率密度和高可靠性的方向发展，具有一定的理论意义和实用价值。
3、目前针对无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法主要包括两类：
4、(1)逆变器功率开环控
5、(2)逆变器功率闭环控制方法：这类控制方法在忽略d轴电流对逆变器功率控制效果的条件下，建立了逆变器功率与q轴电流之间的闭环控制环路。与开环控制方法相比，闭环控制方法能够取得更好的抗扰性能和网侧功率因数，但是d轴电流指令需要人为试凑或者采取其他复杂的控制策略，仍然具有改进空间。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，旨在获得高电网输入功率因数和低电网输入电流谐波，以改善驱动系统的网侧电能质量。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，包括：
3、s1、构建逆变器功率关于电机dq轴电流的三输入三输出模型，利用相对增益矩阵对所述三输入三输出模型进行耦合度分析，选取耦合度最大的三个配对关系，作为最佳的控制配对关系；
4、s2、根据驱动系统的功率关系，构造逆变器功率指令值；
5、s3、基于所述最佳的控制配对关系构建逆变器功率闭环控制环路，完成对所述逆变器功率指令值的跟随；
6、s4、将逆变器功率指令值与反馈值作差得到逆变器功率前馈补偿值，并将所述逆变器功率前馈补偿值转换为αβ轴电压补偿值，补偿至αβ轴电压指令中；再进行空间矢量调制，以实现逆变器的控制。
7、进一步地，所述s1中，构建逆变器功率关于电机dq轴电流的三输入三输出模型，包括：
8、将逆变器功率分解为直流和100hz形式，各分量幅值分别为：直流幅值p0、100hz正弦幅值pa、100hz余弦幅值pb；将电机dq轴电流分解为直流和100hz形式，各分量幅值分别为：d轴电流直流幅值id0、q轴电流直流幅值iq0、q轴电流100hz正弦幅值iqa；从而得到p0、pa和pε与id0、iq0和iqa之间的三输入三输出模型，其中，中间变量pε为p0与pb之和。
9、进一步地，所述s1中，最佳的控制配对关系为：iq0控制p0，iqa控制pa，id0控制pε。
10、进一步地，所述s2包括：
11、计算网侧功率指令
12、
13、其中，ug为驱动系统网侧电压，为期望的网侧电流基波幅值，θg为锁相环的相位角；
14、计算理想电容功率
15、
16、其中，ωg为网侧电压基波角频率，cdc为母线电容容值，ug为网侧电压基波幅值；
17、根据驱动系统的瞬时功率关系，逆变器功率指令值为：
18、
19、进一步地，所述s3包括：
20、s31、计算逆变器功率误差δpinv：
21、
22、其中，pinv为逆变器功率反馈值，δp0为逆变器功率直流幅值误差、δpa为逆变器功率100hz正弦幅值误差、δpb为逆变器功率100hz余弦幅值误差；
23、s32、对s31中的逆变器功率误差采用滑动平均滤波器进行滤波，提取得到直流部分δp0；
24、s33、对s31中的逆变器功率误差乘以2sin(2θg)进行解调，得到：
25、2δpinvsin(2θg)＝δpa+2δp0sin(2θg)+δpbsin(4θg)-δpasin(4θg)
26、s34、采用滑动平均滤波器对s33中解调后的逆变器功率误差进行滤波，提取得到直流部分δpa；
27、s35、对s31中的逆变器功率误差乘以2cos(2θg)进行解调，得到：
28、2δpinvcos(2θg)＝δpb+2δp0cos(2θg)+δpasin(4θg)-δpbsin(4θg)
29、s36、采用滑动平均滤波器对s35中解调后的逆变器功率误差进行滤波，提取得到直流部分δpb；
30、s37、根据所述s1中的最佳的控制配对关系，分别构造逆变器功率分量幅值p0、pa和pε的闭环控制环路，q轴电流指令的直流分量幅值和100hz正弦分量幅值分别由p0和pa控制环路的pi调节器输出，d轴电流指令的直流分量幅值由pε控制环路中的pi调节器输出，其表达式分别为：
31、
32、其中，kp0和ki0分别为p0控制环路pi调节器的比例和积分系数，kpa和kia分别为pa控制环路pi调节器的比例和积分系数，kpε和kiε分别为pε控制环路pi调节器的比例和积分系数；
33、s38、根据以下表达式，分别计算dq轴电流指令：
34、
35、进一步地，所述s4包括：
36、s41、计算逆变器功率前馈补偿值pcmp：
37、
38、s42、利用一阶低通滤波器对s41中的逆变器功率前馈补偿值进行滤波，滤波器的传递函数为：
39、
40、其中，ωc为滤波器截止频率；
41、s43、计算定子电压补偿值δuαβ，其表达式为：
42、
43、其中，iα、iβ分别为α、β轴电流；
44、s44、按照αβ轴电流的方向，将s43中的定子电压补偿值分解为α轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述S1中，构建逆变器功率关于电机dq轴电流的三输入三输出模型，包括：
3.根据权利要求2所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述S1中，最佳的控制配对关系为：Iq0控制P0，Iqa控制Pa，Id0控制Pε。
4.根据权利要求3所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述S2包括：
5.根据权利要求4所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述S3包括：
6.根据权利要求5所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述S4包括：
7.一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述s1中，构建逆变器功率关于电机dq轴电流的三输入三输出模型，包括：
3.根据权利要求2所述的一种无电解电容永磁电机驱动系统的高功率因数控制方法，其特征在于，所述s1中，最佳的控制配对关系为：iq0控制p0，iqa控制pa，id0控制pε。...
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