專利名稱：基于非線性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于非線性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空間矢量脈寬調(diào)制是(Space Vector Pulse Width Modulation,以下簡稱SVPWM)，主要是以三相對(duì)稱正弦波電壓供電時(shí)三相對(duì)稱電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成脈寬調(diào)制(以下簡稱PWM)波，以所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫰錅?zhǔn)確磁鏈圓。傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)方法從電源的角度出發(fā)，以生成一個(gè)可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源，而SVPWM方法將逆變系統(tǒng)和異步電機(jī)看作一個(gè)整體來考慮，模型比較簡單，也便于微處理器的實(shí)時(shí)控制。永磁同步電機(jī)(以下簡稱PMSM)因其具有高轉(zhuǎn)矩/慣量比、高功率密度、運(yùn)行效率高、節(jié)電效果明顯、控制性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在化工、輕紡、家電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前為了節(jié)能減耗，以永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻空調(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)成為一種趨勢。影響永磁同步電機(jī)中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因概括為兩類:(1)電機(jī)內(nèi)部因素如齒槽效應(yīng)、磁鏈諧波、定子電流分布不對(duì)稱等。(2)電機(jī)外部因素如脈動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩等。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)引起電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)及噪聲，這直接限制了 PMSM的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前，針對(duì)此問題的解決方法主要方法有兩種:一種是改進(jìn)電機(jī)本體設(shè)計(jì)，如改善定予繞組分布、斜槽等，但都不能完全消除轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速脈動(dòng)并且?guī)黼姍C(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面的困難，并具有較高的模具成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目 的是提出一種基于非線性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法，將非線性反饋加入SVPWM中，用可編程邏輯器件，采用優(yōu)化的控制策略來減低轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。本發(fā)明提出的基于非線性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法，包括以下步驟:( I)將永磁同步電機(jī)的電流矢量按磁場定向坐標(biāo)分解成產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量id和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量iq，并使勵(lì)磁電流分量id和轉(zhuǎn)矩電流分量iq互相垂直；(2)設(shè)永磁同步電機(jī)為角度互差120°的A、B、C三相定子繞組，并設(shè)三相定子繞組的相電壓分別為ua，ub，u。，則有:
!Ua = UrnSiJiwt Ub = Unisin(cot -.....120。)
Uc = Umsin〔axt + 120。)Us = Ua+aUb+a2Uc = Umsin ω t_jUmcos ω t = Ume-jwt其中Us為永磁同步電機(jī)三相定子電壓的合成矢量，該合成矢量的軌跡為圓，Um為三相定子繞組相電壓幅值，ω是永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角頻率；(3)實(shí)時(shí)檢測永磁同步電機(jī)的任意兩相定子的相電流込和ib，并分別對(duì)込和ib進(jìn)行矢量變換，得到矢量變換后的產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量id和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量iq，對(duì)id和^分別通過比例積分調(diào)節(jié)，得到永磁同步電機(jī)三相定子的交直流軸電壓值Ud和Uq,對(duì)交直流軸電壓值Ud和Uq進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到永磁同步電機(jī)三相定子的電壓值Ua和
U0 ；(4)在兩相靜止(a，β )坐標(biāo)系中的任意一參考電壓矢量Uref都可以由八個(gè)基本電壓空間矢量中的與這一個(gè)矢量相鄰的兩個(gè)基本電壓空間矢量來合成；將永磁同步電機(jī)的電壓矢量空間劃分為第I扇區(qū)、第II扇區(qū)、第III扇區(qū)、第IV扇區(qū)、第V扇區(qū)和第VI扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為60°，根據(jù)步驟(3)的永磁同步電機(jī)三相定子的電壓值Ua和…，判斷上述參考電壓矢量Uref所在扇區(qū)，若Ua > O, U0 > 0，且％< VIiZa,則參考電壓矢量UMf處于第I扇區(qū)；若仏 > O, U0 >0，且％ S VItZa，則 Uref 處于第 II扇區(qū)；當(dāng)1 <0，Ue >0，且％ <-^/3Ua,則 Uref 處于第III扇區(qū) ^Ua < O, U0 < O,且％ > V3i/a.1jliJ Uref 處于第IV扇區(qū)；若 Ua < O,Ue < 0，且％，則 Uref 處于第 V扇區(qū)；若1 > ο, U0 < 0，且％ > -V3ya,fj uref 處于第VI扇區(qū)；( 5 )根據(jù)上述參考電壓矢量Uref所在扇區(qū)，通過下式計(jì)算組成該扇區(qū)的兩個(gè)相鄰基本電壓空間矢量的作用時(shí)間T1和T2:
權(quán)利要求
1.一種基于非線性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將永磁同步電機(jī)的電流矢量按磁場定向坐標(biāo)分解成產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量id和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量iq，并使勵(lì)磁電流分量id和轉(zhuǎn)矩電流分量iq互相垂直； (2)設(shè)永磁同步電機(jī)為角度互差120°的A、B、C三相定子繞組，并設(shè)三相定子繞組的相電壓分別為Ua，Ub，U。，則有:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于非線性空間矢量脈寬調(diào)制的電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)的補(bǔ)償方法，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法實(shí)時(shí)檢測電機(jī)運(yùn)行速度及電機(jī)三相電流的變化，判斷電機(jī)負(fù)載脈動(dòng)是否超過預(yù)定值，如果是則進(jìn)行非線性反饋補(bǔ)償負(fù)載脈動(dòng)，對(duì)空間矢量PWM中的相鄰矢量作用時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，補(bǔ)償由于負(fù)載脈動(dòng)引起的電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)。如果負(fù)載脈動(dòng)在允許范圍內(nèi)，則無需補(bǔ)償，按傳統(tǒng)空間矢量脈寬調(diào)制方式進(jìn)行電機(jī)控制。本發(fā)明方法可有效控制電機(jī)帶負(fù)載情況下產(chǎn)生的脈動(dòng)，使電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。本方法可有效抑制永磁同步電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的電磁噪聲，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境的噪聲污染；并提高永磁同步電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的工作效率，擴(kuò)展了電機(jī)的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H02P21/05GK103107763SQ20131003501
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者施立成, 高強(qiáng), 張?jiān)? 張春 申請(qǐng)人:萬高(杭州)科技有限公司