[发明专利]一种基于脉冲优化的新型死区补偿方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车控制方法及装置，特别涉及一种电动汽车逆变器的死区补偿方法及装置。

背景技术

逆变器作为电动汽车交流驱动系统的关键部件，其性能好坏直接影响汽车的稳定性。理想情况下三相电压型逆变器同一桥臂中的上下功率开关器件的开关信号是互补的，但由于实际功率开关器件存在开通关断延时，为了防止上下桥臂直通，通常在其开关动作期间加入一段死区时间。死区的存在使逆变器输出实际电压与目标电压间产生误差，从而导致电机相电压和相电流发生畸变、零电流箝位以及转矩和转速脉动等死区效应，使系统性能降低。

死区补偿方法大体上可分为两类：基于平均电压误差的补偿法和基于脉冲的补偿法。其中，前者易于实现，但补偿不够精确；后者能够精确补偿死区时间，但对控制芯片要求较高，要求控制器能够实现在一个载波周期内采样两次。此外，死区补偿方法中电流极性的检测非常重要，电流过零点判断不准确很可能导致误补偿。因而，如何减小死区效应造成的电流畸变，提高逆变器运行性能，对电动汽车控制系统都有着及其重要的意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于脉冲优化的新型死区补偿方法，设计了一种新型滤波器，主动避开“死区效应”，有效滤除高频分量，提高电流极性判断的精确性，实现补偿死区目的。

本发明的第二目的在于提供一种实施上述方法的基于脉冲优化的新型死时补偿系统。

本发明所述的方法，包括以下具体步骤：

步骤一、电机主电路采用三相桥式电压源型逆变器供电，电源为直流电源。

步骤二、PC机设定转速信号，驱动电动汽车电机转动后，转速传感器采样得到实际转速信号，电压传感器采样得到电压信号，电流传感器采样得到电流信号。

步骤三、采集的三相电流i_a、i_b、i_c经3s/2s坐标变换为两相静止坐标系下的电流信号i_α、i_β，此两相静止坐标系下的电流合成为电流空间矢量i_s，然后通过新型滤波器滤除电流的高次谐波后判断电流空间矢量所在的扇区，即可判断电流方向。

根据i_α=0，i_α=1.732i_β，i_α=－1.732i_β三条直线，将电流空间矢量平面分为六个区域。设定：

则电流空间矢量i_s所在扇区sec(i_s)由下式（1）确定：

sec(i_s)=4X+2Y+Z（1）

其中，X、Y、Z代表命题的真假；i_α、i_β为两相静止坐标系下的电流分量。

新型滤波器FIR_ω的传递函数如下式表示：

式中：k_r为增益，ω_cut为截止频率，ω_m为电气角频率，s为复数变量。

步骤四、滤波后输出的电流空间矢量引入死区补偿模块，得到逆变器输出电压u_an1/ u_an2。

步骤五、将i_a>0时的实际输出电压u_an1与i_a<0时的实际输出电压u_an2输入到空间矢量脉宽调制模块，得到六路脉冲信号，从而控制功率器件的开通关断，得到三相输出电压来驱动电机的运行。

步骤六、周期性判断电流方向，并采用上述方法进行补偿，使得逆变器实际输出电压u_an1/u_an2与理想输出电压u_an保持一致，即电压偏差为零，从而避免了死区效应给输出电压带来的影响，保证电机运行更加平滑，提高了输出电流的正弦度。