[发明专利]基于预测电流的电机控制器死区时间补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于预测电流的电机控制器死区时间补偿方法，本方法采集电机三相瞬时电流，得到三相电流瞬时平均值；将电机三相电流瞬时平均值变换到dq轴的电流，变换过程采用的角度经补偿后得到；输入电流指令分别与dq轴的电流作差，其差值经运算后得到dq轴旋转坐标系下的电压指令；根据dq轴电流和电压指令计算预测电流，将dq轴电压参考指令变换到静止αβ坐标系下的电压参考指令；将dq轴预测电流信号变换到死区补偿需要的三相瞬时预测电流，并计算三相瞬时死区误差电压补偿占空比；将静止αβ坐标系下的电压指令的三相占空比与死区误差电压补偿占空比叠加，驱动电机运行。本方法通过预测电流实现死区时间的补偿。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种基于预测电流的电机控制器死区时间补偿方法。

背景技术

目前电机逆变器的控制一般采用PWM脉宽调制技术，为了避免同一逆变器桥臂的上下两个功率开关管同时切换导致的逆变器直通问题，必须插入死区时间，由于死区的存在，不可避免的造成逆变器输出电压的损失，继而使输出电流谐波含量增大，输出扭矩脉动增加，更有甚者，造成电机低速运行时的抖振等问题。为了弥补死区存在造成的不足，必须对死区时间造成的电压损失进行补偿。然而，由于逆变器自身的非线性及IGBT等功率管的开通时间T_on、关断时间T_off等参数随电流大小变化的特性，实际的死区时间并不等于插入PWM驱动脉冲中的死区时间。

中国专利文献CN 109756100 A公开了一种电机控制器的死区时间测量方法，其可以用来测量出实际的死区时间或死区时间引起的电压损失，然后再根据实际采集电流并结合死区时间测量值就可实时对控制器输出电压进行补偿。现有技术中关于死区时间补偿的技术方案主要有：

1、由额外设计的硬件电路对逆变器输出的电压脉冲进行采样，检测实际输出电压脉冲中的死区时间，然后再根据该死区时间在线实时补偿控制器输出电压，该方案虽然可以较为精确补偿死区损失电压，但是需要额外的硬件电路，增加了硬件成本，而且电路设计较为复杂。

2、直接利用电机控制器本身通过一定的软件算法离线测量出不同电流下总的死区时间或死区损失电压，然后以表格形式将不同电流下的死区时间或死区损失电压存储在单片机ROM中，在电机控制器运行时再根据反馈电流查找对应的死区时间实时进行补偿；但由于死区具有零电流钳位的特征，加之采样电流的跳动，导致该方法在三相电流过零点附近易出现误补偿；同时，由于电流采样的滤波延时及PWM数字控制的延时问题存在，根据实际相电流进行查表补偿死区时间时，会出现查表所用的电流值与实际补偿起作用时的电流值之间存在很大的差异，这种现象会随着载波比的降低而愈发严重，这就造成电流基波频率较高时死区补偿不准确；另外，基于反馈电流的死区补偿，在电流指令动态变化时，受电流环电流调节带宽的影响，以及电机本体定子绕组电阻和电感参数对电流响应能力的限制，使采样到的电流通常滞后于电压一定的时间，不能实时的进行死区补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于预测电流的电机控制器死区时间补偿方法，本方法通过内建准确的磁链表和动态电感表，结合电机非线性模型和矢量控制输出电压，预测得到提前节拍的电流，然后在精确的死区损耗模型基础上进行死区补偿。

为解决上述技术问题，本发明基于预测电流的电机控制器死区时间补偿方法包括如下步骤：

步骤一、通过电流传感器采集得到k时刻电机三相瞬时电流i_a^M(k)、i_b^M(k)和i_c^M(k)，并与k-1时刻采集电流i_a^M(k-1)、i_b^M(k-1)和i_c^M(k-1)作平均运算，得到(k-1)/2时刻三相电流瞬时平均值：