[发明专利]一种基于滤波原理的交流电机电流测量偏移误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于滤波原理的交流电机电流测量偏移误差补偿方法，首先获取电机转子转速，从而获得电流基频。在此基础上，设计以电流基频为零点，对直流全通的陷波滤波器与低通滤波器组成复合式滤波器。然后，利用复合式滤波器滤除采样电流的基波成分，得到电流偏移误差。最后，将偏移误差从采样电流中减去，即可消除采样电流中的直流偏移误差，从而有效抑制了电流测量偏移误差带来的电机转矩脉动。本发明提出的基于滤波原理的交流电机电流测量偏移误差补偿方法能够有效抑制电流测量偏移误差引起的交流电机转矩脉动，明显改善交流电机驱动器的控制性能，易于工程实现，具有良好的实用性和经济性。

技术领域

本文涉及一种基于滤波原理的交流电机电流测量偏移误差补偿方法，属于电机控制技术。

背景技术

在交流电机驱动器的矢量控制中，精确的电流测量至关重要。然而，实际系统中的电流测量总会存在误差，进而会引起定子绕组电流的瞬态和稳态误差，直接影响转矩控制性能，导致转矩非线性变化、纹波转矩激增以及由纹波电流和转矩所引起的附加损耗。

电流测量路径包含多个部件，比如：霍尔传感器、匹配电路、噪声滤波电路以及模拟—数字(A/D)转换器。一个或多个部件的各种因素可能会影响测量误差，如设备公差、温度漂移、器件老化和噪音等。即使在一个精确设计的测量系统中，微小的电流测量误差也是不可避免。

Dae-Woong Chung在《Analysis and compensation of current measurementerror in vector-controlled AC motor drives》中提出了一种基于速度波动的电流测量误差补偿方法。检测由电流测量误差引起的速度波动，通过修改速度控制器的转矩指令来抑制速度波动。这种方法需要精确的电机机械参数，且是通过修改控制器命令以补偿速度或者转矩，没有补偿电流测量误差本身。

Kyung-Rae Cho在《Correction on current measurement errors for accurateflux estimation of ac drives at low stator frequency》中提出了一种利用电流控制器的命令电压基准来补偿电流测量误差的方法。但是这种补偿方法在运行速度条件上有限制，只适用于低速运转的交流电机。

H.-S.Jung在《Diminution of current-measurement error for vector-controlled AC motor drives》中同样提出了利用d轴电流控制器的积分输出补偿由电流测量误差引起的速度周期性波动的方法。但是该方法的电流控制器性能好坏以及控制器带宽很大程度上取决于前馈反电动势电压的准确性上。另外，该方法的收敛速度不够理想。

相比于上述已经公开的检测及补偿方法，本发明在不增加驱动电路硬件成本的情况下，能够动态补偿电流测量偏移误差，且不要求精确获得电机机械参数，对电机的速度运行范围没有限制。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有的由电流测量偏移误差引起交流电机驱动系统的转矩脉动的问题。本发明适用于任意稳态工况下三相对称正弦波交流电机驱动系统。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于滤波原理的交流电机电流测量偏移误差补偿方法，补偿过程包括以下步骤：

1)通过转速传感器获取当前电机的转速，进而得到当前电流的基频，并在DSP中设计以电流基频为零点、对直流全通的陷波滤波器与低通滤波器组成的复合式滤波器；

2)利用上述步骤1)所涉及的复合式滤波器处理采样电流；

3)再将步骤2)中得到的偏移误差i_{s_off}从采样电流i_{s_mea}中减去，得到无偏移误差的电流量i_s，即：