[发明专利]一种EPS无刷电机PWM波死区补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及电动助力转向器技术领域，更具体地，涉及一种EPS无刷电机PWM波死区补偿装置。

背景技术

相较于其他电机控制，EPS无刷电机对电机控制的动静态性能有更高的要求。目前常用的控制技术是空间矢量脉宽调制技术（SVPWM），它具备容易实现数字控制、输出电路波形好的优点。但是在采用SVPWM的三相逆变器中，为确保同一桥臂上下两功率开关管不致发生直通故障，需要加入死区时间，如图1所示。而死区时间的加入导致死区效应，如图2所示， iAbcFbck.A、iAbcFbck.B、iAbcFbck.C分别为加入死区时间后输出的电机三相电流波形图。从图中可看出，死区时间带来的死区效应，例如e处为输出电流波峰削平，d处为零电流钳位等。死区效应降低了电机的动静态性能，使输出电流波形畸变。

现有技术的死区补偿方法大多数是在特定场合下的补偿应用，或者补偿方法不够准确，或者补偿方法过于繁琐，需要很大的计算量负担，或者需要附加高成本电流传感器。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种能有效避免死区时间带来的输出电流波形畸变的EPS无刷电机PWM波死区补偿装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

提供一种EPS无刷电机PWM波死区补偿装置，包括死区逻辑运算模块以及依次连接的SVPWM模块、带死区功能的三相逆变PWM波输出模块、预驱模块、三相逆变模块，死区逻辑运算模块与PWM模块连接，SVPWM模块的输入端输入目标电压，三相逆变模块外接无刷电机；

还包括用于判断无刷电机相电流极性的电压比较模块、死区补偿运算模块；所述电压比较模块的输入端与三相逆变模块连接，通过采集无刷电机三相相电压以及母线电压并进行比较以判断出电流极性，其输出端连接死区补偿运算模块，通过死区补偿运算模块计算出电压补偿值，死区补偿运算模块的输出端与SVPWM模块的输入端连接，将电压补偿值叠加到目标电压。

本发明通过SVPWM模块进行SVPWM控制算法得到无刷电机ABC三相PWM波占空比，同时，死区逻辑运算模块根据设定的死区时间进行死区逻辑运算，最终得到加入死区时间控制后的新的电机ABC三相PWM波占空比；然后通过带死区功能的三相逆变PWM波输出模块输出PWM信号给预驱模块，预驱模块进行功率放大输出到三相逆变模块控制无刷电机；电压比较模块采集无刷电机ABC三相相电压和二分之一电机母线电压Vmotor进行比较，判断电机相电流的极性；根据相电流极性，通过死区补偿运算模块进行死区补偿运算，得到一个电压补偿值叠加到目标电压上，最终形成一个闭环反馈，实现死区补偿。闭环补偿，补偿精度高。

进一步地，所述预驱模块采用电荷泵升压电路。

进一步地，所述电荷泵升压电路采用预驱芯片TPD7210F。预驱芯片TPD7210F为三相全桥功率场效应管驱动器，内置电荷泵。

进一步地，所述三相逆变模块包括三对场效应管，分别驱动无刷电机的三相；每个场效应管的G极通过TVS管与自身的S极连接，TVS管并联有电阻；每个场效应管的D极和S极之间设有RC缓冲电路；每对场效应管中，均包括高边场效应管和低边场效应管，高边场效应管的D极与电源正极连接，低边场效应管的S极与电源负极连接；高边场效应管S极与低边场效应管的D极连接。

进一步地，所述电压比较模块包括分别判断三个电机相电流极性的三个电压比较器，每个电压比较器的两个输入端分别输入电机相电压信号与母线电压信号，三个电压比较器的输出端作为电压比较模块的输出端连接死区补偿运算模块。

进一步地，所述电压比较器为滞回比较器。滞回比较器具有滞回特性，即具有惯性，因此也就具有一定的抗干扰能力，能够抑制输出的频繁跳变和振荡。

进一步地，无刷电机母线上串联有两个电阻均分母线电压,取其中一个电阻的电压作为所述电压比较器的负向输入，所述电压比较器的正向输入端连接三相逆变模块中一对场效应管中高边场效应管和低边场效应管的公共点，并且通过电阻连接电压比较器自身的输出端。

进一步地，所述电压比较器采用比较器芯片LM2901。比较器芯片LM2901为低功耗、低失调电压四较器。

进一步地，所述SVPWM模块、带死区功能的三相逆变PWM波输出模块、死区补偿运算模块以及死区逻辑运算模块采用将其集成于一体的MCU模块。涉及的运算模块采用MCU模块以节约体积和成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：