[发明专利]基于非线性空间矢量脉宽调制的电机负载脉动的补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非线性空间矢量脉宽调制的电机负载脉动的补偿方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

空间矢量脉宽调制是(Space Vector Pulse Width Modulation，以下简称SVPWM)，主要是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成脉宽调制（以下简称PWM）波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的正弦脉宽调制（SPWM）方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

永磁同步电机（以下简称PMSM）因其具有高转矩/惯量比、高功率密度、运行效率高、节电效果明显、控制性能优良等特点，在化工、轻纺、家电等领域得到了广泛应用。目前为了节能减耗，以永磁同步电机驱动变频空调系统中的压缩机成为一种趋势。影响永磁同步电机中转矩脉动的原因概括为两类：（1）电机内部因素如齿槽效应、磁链谐波、定子电流分布不对称等。（2）电机外部因素如脉动的负载转矩等。转矩脉动会引起电机转速波动及噪声，这直接限制了PMSM的应用范围和应用领域。当前，针对此问题的解决方法主要方法有两种：一种是改进电机本体设计，如改善定予绕组分布、斜槽等，但都不能完全消除转矩／转速脉动并且带来电机设计和生产方面的困难，并具有较高的模具成本。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于非线性空间矢量脉宽调制的电机负载脉动的补偿方法，将非线性反馈加入SVPWM中，用可编程逻辑器件，采用优化的控制策略来减低转矩/转速脉动。

本发明提出的基于非线性空间矢量脉宽调制的电机负载脉动的补偿方法，包括以下步骤：

（1）将永磁同步电机的电流矢量按磁场定向坐标分解成产生磁通的励磁电流分量i_d和产生转矩的转矩电流分量i_q，并使励磁电流分量i_d和转矩电流分量i_q互相垂直；

（2）设永磁同步电机为角度互差120°的A、B、C三相定子绕组，并设三相定子绕组的相电压分别为U_a，U_b，U_c，则有：

U_s＝U_a+aU_b+a²U_c＝U_msinωt-jU_mcosωt＝U_me^-jωt

其中U_s为永磁同步电机三相定子电压的合成矢量，该合成矢量的轨迹为圆，U_m为三相定子绕组相电压幅值，ω是永磁同步电机的转子角频率；

（3）实时检测永磁同步电机的任意两相定子的相电流i_a和i_b，并分别对i_a和i_b进行矢量变换，得到矢量变换后的产生磁通的励磁电流分量i_d和产生转矩的转矩电流分量i_q，对i_d和i_q分别通过比例积分调节，得到永磁同步电机三相定子的交直流轴电压值U_d和U_q，对交直流轴电压值U_d和U_q进行坐标变换，得到永磁同步电机三相定子的电压值U_α和U_β；