[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于电气工程领域，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(Space Vector Pulse Width Modulation，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。

背景技术

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(Finite Impulse Response,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，本发明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。

发明内容

本发明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。本发明采用时间局部迭代最小二乘法(Local Time Iterative Least Square，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，本发明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T_d，作为死区时间补偿；其中：