感应电机控制系统的方波畸变补偿方法及装置

摘要

一种感应电机控制系统的方波畸变补偿方法，涉及感应电机控制系统技术领域，采集电机两相电流，求取励磁电流分量i_M和转矩电流分量i_T，用目标电压分量U_M和U_T产生三路互补的驱动信号、驱动逆变器驱动电机运转；求得电源角频率ω，对ω积分得转子磁链矢量位置，用i_M和i_T求得低通滤波器增益系数α_M和α_T，对i_M和i_T滤波；、滤波后i_M和重建三相电流；求取VSI实际输出的占空比、占空比误差T_comp/T_PWM，计算出三相误差电压，将其叠加到目标输出电压中，完成了前馈补偿。补偿装置包括微控制器、电压采集装置、比较器、D/A转换电路、电流传感器、编码器、信号传递环节和电压源型逆变器(VSI)。本发明改善了滤波后相位滞后现象，电流极性判断精准，系统方波畸变补偿效果佳。

主权项

一种感应电机控制系统的方波畸变补偿方法，其特征在于包括如下步骤：a、采集交流感应电机任意两相电流，将电流量数字化后依次经过CLARKE(AB/αβ)、PARK(αβ/MT)坐标变化，得到两相旋转坐标系下的励磁电流分量i_M和转矩电流分量i_T；b、将目标励磁电流和目标转矩电流与步骤a得到的励磁电流分量i_M和转矩电流分量i_T求差，将求得的差值通过PID控制器调节、输出目标电压分量U_M和U_T；c、将U_M和U_T经反PARK(MT/αβ)变换后经空间矢量脉宽调制(SVPWM)得到三路驱动信号；d、使用步骤c得到的三路驱动信号经过PWM生成模块产生三路互补的驱动信号；e、使用步骤d得到的三路互补的驱动信号经传递环节后驱动电压源型逆变器(VSI)，电压源型逆变器驱动电机运转；f、采集交流感应电机的转速信号ω_r、励磁电流分量i_M和转矩电流分量i_T，利用公式ω＝ω_se+ω_r，求得电源角频率ω，对ω积分即可求得转子磁链矢量位置式中ω_se、R_r、L_r分别为转差频率、转子绕组电阻、转子绕组的自感；g、采集i_M和i_T，求得单位时间i_M和i_T的变化量的绝对值与设定的变化率绝对值阈值作为变化率自适应控制器的输入，分别输出可调的滤波器增益系数α_M和α_T；h、采用步骤g得到的α_M和α_T作为低通滤波器的增益系数，分别对励磁电流分量i_M和转矩电流分量i_T滤波；i、利用当前转子磁链矢量位置滤波后的励磁电流分量i_M和转矩电流分量i_T经过反PARK(MT/αβ)、反CLARKE(αβ/AB)坐标变化，重建三相电流；j、将系统直流母线电压固定比例分压得到实时参考电压U_Ref；k、采集交流感应电机U、V、W三相电压，固定比例分压得三相电压的比较电压U₁、V₁、W₁，将实时参考电压分别与三相电压的比较电压U₁、V₁、W₁通过比较器进行比较，输出边沿跳变信号Uedge、Vedge、Wedge；l、将边沿跳变信号Uedge、Vedge、Wedge输入MCU的边沿捕捉模块，得U、V、W三相各自边沿信号的相邻上升沿与下降沿的时间差t_a、t_b、t_c，t_a、t_b、t_c分别与理想PWM的周期值T_PWM做除法(t_a、t_b、t_c)/T_PWM,得到VSI实际输出的占空比；m、根据重建的三相电流判断当前电流的极性；将MCU理想PWM占空比减去根据反馈信号捕捉模块得到的VSI实际输出的占空比，得到占空比误差T_comp/T_PWM；根据式(a)ΔU_U＝U_pri·sgn(i_U)+U_sub，计算出三相误差电压，即需要补偿的电压大小，该补偿电压通过CLARKE(AB/αβ)坐标变换从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，叠加到目标输出电压的两相静止坐标系下的分量中，这就完成了前馈补偿。