[发明专利]一种基于H桥逆变器的永磁容错电机改进电流滞环控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁容错电机改进电流滞环控制方法，包括：该方法应用于控制永磁容错电机的H桥逆变电路，在一个采样周期内，将给定电机转速与实际转速进行比较、将比较后的差值输入至转速PI调节器进行计算得到电机在d‑q坐标系下的电流值，通过Park反变换和Clark反变换得到永磁容错电机的相电流给定值；根据电机实际角速度和转子位置计算绕组当前的反电动势，根据各相绕组的反电动势、直流母线电压、绕组电感计算本次采样周期对应的滞环宽度；根据采样时的每相绕组实际电流值确定电流所在区域，进而获取每个采样周期内最优占空比；基于最优占空比通过PWM调制的方式得到所需要的驱动脉冲，进而输送到H桥逆变器中。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及基于H桥逆变器的永磁容错电机控制，是一种永磁容错电机改进电流滞环控制方法。

背景技术

目前关于永磁容错电机的控制算法主要还是应用于双绕组及三相永磁同步电机，它们的定子结构多为3相绕组带中性点结构，它们的控制拓扑多为3相六桥臂结构，而永磁容错电机的定子绕组采用各项独立的单层集中式结构，它的控制拓扑为各相独立的H桥拓扑驱动方式，由于其独立的绕组结构优势，使其直接通过控制每相H桥来调节每相绕组电流变得更加容易和可靠。截止目前国内对于永磁容错电机这种基于H桥拓扑的控制算法，已经出现了较多类型，例如，直接转矩容错控制，模型预测电流容错控制，模糊电流滞环控制等。但是受制于符合实际的低采样频率和控制算法的复杂程度，这些算法在符合实际工况的低频(1K～100K)时，电机每相电流脉动和电磁转矩脉动较大，实际效果不理想。现有技术中公开了一种永磁同步电机模糊滞环电流控制系统及方法(申请号：CN201811168570.6)，该方法将速度误差和误差变化量作为模糊逻辑控制器输入，输出量G与滞环控制器输出信号匹配，控制PWM产生相应占空比的六路PWM信号，控制逆变器的六个功率开关管，使得电机稳定运行，该申请与传统方法相比，电流跟踪控制的响应速度和稳态精度较好。但是该方法电机的控制拓扑为3相6桥臂、和六相永磁轮缘推进电机的H桥控制拓扑不同，但控制方法可以进行比较。它采用的是模糊滞环电流控制算法，是在传统电流滞环基础上进行的改进，是采用变占空比的控制算法，控制效果较传统电流滞环控制要好，但是该方案是基于固定环宽的电流滞环控制算法，但是当控制器母线电压一定时，在一个转速周期内，转子位置不同，电流的变化率也不同，所以固定环宽很难找到最为合适的占空比。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种永磁容错电机改进电流滞环控制方法，该方法应用于H桥拓扑的永磁容错电机结构，包括：

在一个采样周期内，将给定电机转速与实际转速进行比较、将比较后的差值输入至转速PI调节器进行计算得到电机在d-q坐标系下的电流值，通过Park反变换和Clark反变换得到永磁容错电机的相电流给定值；

根据电机实际角速度和转子位置计算绕组当前的反电动势，在固定开关频率下，根据各相绕组的反电动势、直流母线电压、绕组电感计算本次采样周期对应的环宽；

根据采样时的每相绕组实际电流值确定电流所在区域、进而获取每个固定采样周期内最优占空比；

基于最优占空比通过PWM调制的方式得到每个采样周期所需要的驱动脉冲并输送到H桥逆变器中，从而对永磁容错电机进行控制。

进一步的，所述环宽h采用如下方式获取：根据每相绕组的反电动势e、采样频率f、母线电压V_dc以及每相绕组电感L获得每次采样周期内的环宽h：

进一步的，在每个采样周期开始时，相电流实际波形存在三种状态为环的下侧、环的内侧和环的上侧，

第一种状态∶i_ref-ih