[发明专利]基于MRAS的三相VSI非线性在线补偿和永磁电机控制系统

说明书

本发明公开基于MRAS的三相VSI非线性在线补偿和永磁电机控制系统，属于逆变器非线性补偿领域。通过滤波器、锁相环和正弦波发生器等获取电机的基波电流矢量，将其作为参考模型输出；通过坐标变换获取包含谐波成分和基波成分的电流矢量，将其作为可调模型输出；比较机构采用矢量叉积运算，计算参考电流矢量与可调电流矢量的叉积，在给定周期内基于叉积结果求绝对值/平方后再积分，所得结果反映参考电流矢量与可调电流矢量的差异；采用该差异作为自适应机构的目标函数，自适应机构不断寻优，可调模型输出不断接近参考模型输出，在此过程中，逆变器非线性引起的参考电流矢量与可调电流矢量的差异不断减小，有效地对逆变器非线性进行在线补偿。

技术领域

本发明属于逆变器非线性补偿领域，更具体地，涉及基于MRAS(model referenceadaptive system，模型参考自适应系统)的三相VSI(voltage source inverter，电压源型逆变器)非线性在线补偿和永磁电机控制系统。

背景技术

三相电压源型逆变器(VSI)具有控制策略灵活、响应速度快和效率高的优点，因此在电机控制系统中得到广泛应用。

为防止同一桥臂的上下开关管同时导通，在开关管的切换时存在一段上下桥臂均关闭的时间，称之为死区时间。同时，开关管的导通和关断都需要一段时间。此外，开关管和续流二极管在导通时都存在导通压降。在相电流的过零点附近，由于电流太小，还存在钳位现象。这些因素共同引起了逆变器非线性问题。逆变器非线性将导致相电流波形畸变与转矩脉动，电流畸变与转矩脉动还将产生振动噪声。在无位置传感器控制系统中，逆变器非线性还将导致位置观测误差，进一步恶化电机性能。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了基于MRAS的三相VSI非线性在线补偿和永磁电机控制系统，其目的在于解决由于逆变器非线性引起的相电流畸变与转矩脉动问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于MRAS的三相VSI非线性在线补偿系统，所述非线性在线补偿系统包括：

可调模型，用于实时获取电机定子三相电流i_abc，对其进行克拉克坐标变换，得到可调电流矢量输出至比较机构，其中，(i_α,i_β)为可调电流矢量在静止两相坐标系下的坐标；

参考模型，包括依次串联的滤波模块、锁相环、正弦波发生器与矢量合成单元；

所述滤波模块，用于实时获取电机定子三相电流i_abc，滤除基波成分外的所有谐波，得到滤波后的三相基波电流i_abc(1)；

所述锁相环，用于获取三相基波电流i_abc(1)的相位

所述正弦波发生器，用于生成虚拟三相电流其中，和为给定的正的常数；

所述矢量合成单元，用于对虚拟三相电流进行克拉克坐标变换，得到参考电流矢量输出至比较机构，其中，为参考电流矢量在静止两相坐标系下的坐标；

比较机构，用于计算第k个给定周期T内可调电流矢量与参考电流矢量的差异性，输出至自适应机构，所述给定时间T需大于5个电流基波周期；

自适应机构，包括依次串联的非线性补偿占空比计算模块和占空比计算模块；

所述非线性补偿占空比计算模块，用于计算第k+1个给定周期内的补偿占空比ΔT_k+1，所述计算方式需保证比较机构的输出趋于零；