[发明专利]一种机器人伺服驱动器输出分量特性分析的计算方法

说明书

本申请提供有一种机器人伺服驱动器输出分量特性分析的计算方法，在两电平伺服驱动器的传统调制方法中，考虑零电压矢量作用时间对输出分量特性的影响，采用二重傅里叶变换方法对输出相电压的共模分量和谐波分量进行数学建模，可以准确的计算出不同频率对应的共模分量幅值和谐波分量幅值，将零电压矢量作用时间对输出共模分量和谐波分量的影响实现了量化，实现量化分析零电压矢量作用时间对输出相电压的共模分量和谐波分量的影响，并通过FFT分析对比，验证了本申请分析计算方法的正确性。本申请还可以为其他拓扑变换器及其他调制方法的输出分量特性分析提供一种新的计算方法和分析思路。

技术领域

本申请涉及伺服驱动器电力电子技术领域，特别涉及一种机器人伺服驱动器输出分量特性分析的计算方法。

背景技术

驱动器作为伺服系统的重要部件之一，其输出性能和运行可靠性影响着其伺服系统的输出性能和可靠性。其中两电平驱动器是一种简单电压源型驱动器，因其拓扑结构简单、成本低、控制简单，占据着机器人伺服系统90%以上份额。

两电平驱动器常采用空间矢量调制方法，但在运行过程中，输出相电压除了基波分量外，还含有大量的共模分量和谐波分量。作为伺服系统的变换器，驱动伺服系统时，高频高幅值的输出共模电压将破坏伺服电机的绕组绝缘，缩短伺服电机的运行寿命；输出相电压中的谐波分量会造成转矩脉动，影响伺服电机驱动系统的可靠性运行，从而影响整个机器人的性能和可靠性。

目前常通过硬件补偿和优化调制方法来达到抑制共模分量或谐波分量的效果，相比于硬件补偿方法，调制方法的优化策略不会增加系统的重量、体积、降低系统的功率密度，只需改变调制算法，且易于实现，所以优化调制方法在抑制输出分量上更具研究意义。对两电平驱动器输出分量的量化分析方法常用FFT（快速傅立叶变换）分析，但FFT分析在对波形处理过程中需要对信号进行采样、加窗等，过程中会带来频谱泄漏、混叠等问题，导致FFT分析结果不准确。另一种较为常用的量化方法是利用傅里叶变换原理来计算输出波形，获得准确的谐波频谱。以上分析方法，在对输出分量特性的量化分析方法中，并未考虑零电压矢量作用时间对两电平驱动器输出共模分量和谐波分量的影响。

发明内容

鉴于现有技术中的上述不足，本申请旨在提供一种基于二重傅里叶变换原理，考虑在不同零电压矢量作用时间下，机器人伺服驱动器输出分量的计算方法，可以获得较准确的输出低频分量、高频分量和谐波分量。

本申请提供一种机器人伺服驱动器输出分量特性分析的计算方法，包括以下步骤：

在两电平驱动器中，设定三相输出负载对称；

将输出相电压通过6个有效电压矢量划分成6个扇区，并构建各扇区输出参考电压矢量关系式；

计算有效电压矢量占空比d_α、d_β和零电压矢量占空比d₀、d₇；

用零电压矢量占空比d₀、d₇计算零电压矢量占空比系数λ；