[发明专利]基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法

说明书

本发明涉及电机控制的死区补偿方法，具体为基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法。解决现有技术死区补偿效果较差的问题。基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法，根据电机运行的频率分为低速区死区补偿策略和高速区死区补偿策略；本发明通过预测电流进行死区补偿，解决了由于数字控制器存在一定延迟，本拍计算的结果到下一拍才进行更新，导致过零点附件死区补偿效果较差的问题。

技术领域

本发明涉及电机控制的死区补偿方法，具体为基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法。

背景技术

电力机车的逆变器主电路拓扑一般采用桥式电路结构，桥臂的开关器件采用高电压等级的IGBT，由于IGBT本身不是理想器件，存在开通和关断延迟，因此需要给同一桥臂的上下IGBT驱动脉冲中加入一定的死区时间才能保证开关器件的可靠工作；而高压等级的IGBT的开通和关断延迟更为严重，因此为了保证器件可靠工作，需要给上下管的驱动脉冲加入更长的死区时间，加入的死区时间会导致实际输出电压波形和理论电压波形不一致的问题，从而引起了死区效应，死区效应会产生不同频次的谐波电压和电流，影响电机运行，尤其是变频调速系统在低速轻载工况下，死区效应更为恶劣，因此有必要对死区进行补偿。

现有技术通过判断负载电流的极性，以数字控制方式对开关器件的驱动脉冲进行死区补偿。该方法主要存在的问题：

1)由于逆变器采用数字控制方式，数字控制会产生延迟，本拍计算的结果下一拍才会生效，从而导致根据本拍采样电流进行死区补偿具有延迟性，导致电流过零点不能准确进行死区补偿。

2)不考虑开关器件IGBT的导通压降和开关管的开通关断延迟，导致该方法死区补偿不准确。

发明内容

本发明解决现有技术死区补偿效果较差的问题，针对永磁电机死区补偿控制提出了一种基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法。该方法利用坐标变换和永磁电机等效模型相结合的方式对电机电流进行预测，通过预测电机电流来进行死区补偿。

本发明是采用如下技术方案实现的：基于电流预测的适用于永磁电机控制的死区补偿方法，根据电机运行的频率分为低速区死区补偿策略(额定频率以下) 和高速区死区补偿策略(额定频率以上)；

当电机运行低速阶段(额定频率以下)，首先将电机三相电流i_A、i_B和i_C通过三相静止坐标系变换到两相静止坐标的变化公式得到i_α和i_β，再将i_α和i_β通过两相静止坐标系变换到两相旋转坐标的变化公式得到dq轴电流i_d和i_q；然后将计算得到的i_d和i_q通过两相旋转坐标系变换到两相静止坐标的变化公式得到预测的αβ轴电流i_{α_pre}和i_{β_pre}，其中坐标变换用到的φ通过φ＝θ+w_sT_s计算得到，其中，φ是下一拍同步旋转角度，θ是本拍电机同步旋转角度，w_s是同步角频率，T_s是采样间隔时间；再通过两相静止坐标系变换到三相静止坐标的变化公式得到预测的电机三相电流i_{A_pre}、i_{B_pre}和i_{C_pre}；通过计算得到的i_{A_pre}、i_{B_pre}和i_{C_pre}进行死区补偿；