[发明专利]基于复矢量解耦及延时补偿的高速电机低载波比控制方法

说明书

本发明公开了一种基于复矢量解耦及延时补偿的高速电机低载波比控制方法。对高速电机的定子三相绕组电流在三相静止坐标系下进行采样，并通过坐标变换得到旋转两相坐标系下电流实际值；由高速电机的转速调节器求取电流给定值，求解电流误差；构造二阶复矢量解耦电流调节器对电流采样延时进行补偿，处理得到给定电压值，再进行位置延时补偿，经过坐标变换得到三相静止坐标系下最终给定电压值，控制电机运行。本发明参数整定方便，解耦因子受电机参数影响较小，电流环鲁棒性更好，能在高速电机控制中解决交直轴电流耦合带来的影响，实现了高速永磁同步电机在低载波比状态下的稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种高速永磁同步电机的控制方法，特别是涉及一种基于复矢量解耦及延时补偿的高速电机控制方法。

背景技术

高速永磁同步电机具有高效、高功率密度等优点，具有广阔的应用前景。在实际使用中，高速电机存在着不同于普通电机的控制问题，主要包括电流耦合与控制时延两类。随转速升高，一方面，电机的交直轴电流耦合问题逐渐加剧，不可忽略，电机的静态和动态性能都显著下降；另一方面，逆变器开关频率受到功率和损耗的影响不能随电机转速相应增加，电机进入低载波比运行状态，控制系统延时问题突出，使用传统PI控制时电机易发生失稳现象。在PI控制器中引入解耦能够提高永磁同步电机在高转速下的性能，解耦方法包括前馈解耦，反馈解耦，复矢量解耦等。前馈解耦使用给定电流值进行补偿，无法使电机传递函数中零极点完全对消，反馈解耦对电机参数依赖较高且由于电流采样滞后导致动态性能较差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于复矢量解耦及延时补偿的高速电机低载波比控制方法，在电流调节器中引入复矢量解耦，并对电流采样延时、位置延时进行精确补偿，从而使高速电机在低载波比状态下能够稳定运行。

本发明的技术方案包括如下步骤：

本发明在电流调节器中引入复矢量解耦，并对电流采样延时、位置延时进行精确补偿，从而使高速电机在低载波比状态下能够稳定运行。

电流调节器是设置在高速电机的转速调节器输出端。载波比是指高速电机逆变器的开关频率与高速电机的相电流基波频率的比值。低载波比是指载波比小于21。

方法具体包括如下步骤：

1)对高速电机的定子三相绕组电流在三相静止坐标系下进行采样，并通过坐标变换得到dq旋转两相坐标系下电流实际值；

2)在旋转两相坐标系下，由高速电机的转速调节器根据采集检测获得的转速误差求取电流给定值，转速误差为转速实际值和转速控制值之间的差值，从而求解电流误差作为电流调节器的输入信号；

3)构造二阶复矢量解耦电流调节器根据电流误差对电流采样延时进行补偿，处理得到旋转两相坐标系下的给定电压值，再对给定电压值进行位置延时补偿，经过坐标变换得到三相静止坐标系下最终给定电压值，将最终给定电压值输入到高速电机的逆变器中以控制高速电机运行。

所述的高速电机是指转速为1万转以上的电机，例如为永磁同步电机。高速电机的三相绕组和逆变器连接。

所述步骤1)中采样获得高速电机的定子三相绕组的三相电流进而坐标变换得到dq旋转两相坐标系下的d轴电流实际值和q轴电流实际值的两个值。

所述步骤2)中，电流误差是由电流实际值减去电流给定值获得。

所述的步骤3)具体为：

将复矢量电流调节器设计为：