电机控制系统中逆变器死区的补偿电压算法及插补方法

摘要

本发明公开了一种电机控制系统中逆变器死区的补偿电压算法及插补方法，本补偿电压算法计算逆变器死区效应误差时间T_err，其中包含一个PWM周期中功率管和二极管导通压降所引起的等效误差时间T_ave，计算T_ave等效误差时间在一个PWM周期内引起的U相输出端电压误差V_{ao_err}，据此推得逆变器三相的相电压误差，由相电压误差得到逆变器死区的补偿电压。本插补方法通过电流传感器采样逆变器三相电流并作滤波处理，对滤波后三相电流分别作clark、park变换及逆park、逆clark变换，得到滤波后三相电流信号，设定过零点的阈值，当滤波后三相电流绝对值大于该阈值时，进行逆变器补偿电压的插补。本算法得到补偿电压，采用本插补方法避免逆变器死区效应。

主权项

1.一种电机控制系统中逆变器死区的补偿电压算法，其特征在于本算法包括如下步骤：步骤一、在考虑逆变器死区延时时间T_d、逆变器功率管开通时间T_on、关断时间T_off、功率管导通压降和二极管导通压降的影响条件下，以逆变器U相为例，在一个PWM周期内，根据理想与实际伏秒面积相等来计算逆变器死区效应误差时间T_err为：T_err＝(T_d+T_on-T_off+T_ave)*sgn(i_U)            (1)其中$T_{\mathrm{ave}}=\left\{\begin{array}{c}\frac{T_{\mathrm{on}}{U}_d+T_{\mathrm{off}}{U}_T}{T_S},i_U>0\\ \frac{T_{\mathrm{off}}{U}_d+T_{\mathrm{on}}{U}_T}{T_S},i_U<0\end{array}\right\}---\left(2\right)$式(1)和式(2)中，T_S为一个PWM周期内的采样时间、U_d为二极管导通压降、U_T为功率管导通压降、i_U为逆变器U相电流、T_ave为一个PWM周期中功率管和二极管导通压降所引起的等效误差时间；步骤二、计算T_ave等效误差时间在一个PWM周期内引起的U相输出端电压误差U_{ao_err}，$U_{\mathrm{ao}\_\mathrm{err}}=-\frac{T_{\mathrm{err}}}{T_S}{U}_{\mathrm{dc}}·\mathrm{sgn}\left(i_U\right)---\left(3\right)$由式(3)和式(2)可知，U相输出端电压误差U_{ao_err}受采样时间T_s及直流母线电压U_dc的影响；步骤三、根据步骤一和步骤二中逆变器U相输出端电压误差的计算，推得逆变器三相的相电压误差为：$U_{\mathrm{an}\_\mathrm{err}}=-\frac{T_{\mathrm{err}}}{T_s}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\frac{2\mathrm{sgn}\left(i_U\right)-\mathrm{sgn}\left(i_V\right)-\mathrm{sgn}\left(i_W\right)}{3}\right]---\left(4\right)$$U_{\mathrm{bn}\_\mathrm{err}}=-\frac{T_{\mathrm{err}}}{T_s}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\frac{2\mathrm{sgn}\left(i_V\right)-\mathrm{sgn}\left(i_U\right)-\mathrm{sgn}\left(i_W\right)}{3}\right]---\left(5\right)$$U_{\mathrm{cn}\_\mathrm{err}}=-\frac{T_{\mathrm{err}}}{T_s}{U}_{\mathrm{dc}}\left[\frac{2\mathrm{sgn}\left(i_W\right)-\mathrm{sgn}\left(i_U\right)-\mathrm{sgn}\left(i_V\right)}{3}\right]---\left(6\right)$式(4)、式(5)、式(6)中，U_{an_err}为U相输出端误差电压、U_{bn_err}为V相输出端误差电压、U_{cn_err}为W相输出端误差电压、i_U为逆变器U相电流、i_V为逆变器V相电流、i_W为逆变器W相电流、U_dc为直流母线电压；步骤四、根据式(4)、式(5)和式(6)的逆变器各相输出端误差电压，则可得到逆变器死区的补偿电压分别为：U_{un_comp}＝-U_{an_err}    (7)U_{vn_comp}＝-U_{bn_err}    (8)U_{wn_comp}＝-U_{cn_err}    (9)其中：U_{un_comp}为逆变器U相的补偿电压，U_{vn_comp}为逆变器V相的补偿电压，U_{wn_comp}为逆变器W相的补偿电压。