[发明专利]一种基于死区补偿的电机无位置矢量控制系统及电机系统

权利要求书

1.一种基于死区补偿的电机无位置矢量控制系统，其特征在于，包括：电流采样模块、观测模块、反馈控制模块、死区补偿模块以及SVPWM模块；

所述电流采样模块的输入端连接至电机逆变器的三相桥臂；所述电流采样模块用于采集任意两相电流，以将相电流变换至两相静止坐标系下，得到电流矢量i_αβ；

所述观测模块的第一输入端连接至所述电流采样模块的输出端，所述观测模块的第二输入端用于接收电机在两相静止坐标系下的电压矢量U_αβ，所述观测模块的第三输入端连接至所述观测模块的第二输出端；所述观测模块用于根据输入信号估算电机转子的位置和角速度，并过滤掉其中的五次谐波和七次谐波，得到转子的电角度观测值和角速度观测值

所述反馈控制模块的第一输入端连接至所述观测模块的第一输出端，所述反馈控制模块的第二输入端连接至所述观测模块的第二输出端，所述反馈控制模块的第三输入端连接至所述电流采样模块的输出端；所述反馈控制模块用于根据输入信号进行速度反馈控制和电流反馈控制，得到两相静止坐标系下的电压矢量指令值

所述死区补偿模块的第一输入端用于接收相电流，所述死区补偿模块的第二输入端连接至所述反馈控制模块的输出端；所述死区补偿模块用于根据各相电流确定对应的相电压补偿量后，转换至两相静止坐标系下，得到用于进行死区补偿的补偿电压矢量并利用补偿电压矢量对电压矢量指令值进行补偿，得到电压矢量指令值

所述SVPWM模块的输入端连接至所述死区补偿模块的输出端，所述SVPWM模块的输出端连接至电机逆变器的三相桥臂；所述SVPWM模块用于根据电压矢量指令值进行SVPWM调制，得到开关信号S_abc，对电机逆变器进行驱动控制。

2.如权利要求1所述的基于死区补偿的电机无位置矢量控制系统，其特征在于，所述观测模块包括：全阶滑模观测器、自适应陷波器以及正交锁相环；

所述全阶滑模观测器的第一输入端作为所述观测模块的第一输入端，所述全阶滑模观测器的第二输入端作为所述观测模块的第二输入端，所述全阶滑模观测器的第三输入端作为所述观测模块的第三输入端；所述全阶滑模观测器用于根据电流矢量i_αβ、电压矢量U_αβ以及角速度观测值估算两相静止坐标系下的扩展反电动势矢量观测值

所述自适应陷波器的输入端连接至所述全阶滑模观测器的输出端；所述自适应陷波器用于对其内部参数进行连续的自整定，以获得使所述观测模块不受五次谐波和七次谐波影响的陷波频率ω_h，之后根据陷波频率ω_h过滤掉扩展反电动势矢量观测值中的五次谐波和七次谐波，得到扩展反电动势矢量

所述正交锁相环的输入端连接至所述自适应陷波器的输出端，所述正交锁相环的第一输出端作为所述观测模块的第一输出端，所述正交锁相环的第二输出端作为所述观测模块的第二输出端；所述正交锁相环用于根据扩展反电动势矢量估算电机转子的电角度观测值和角速度观测值

3.如权利要求2所述的基于死区补偿的电机无位置矢量控制系统，其特征在于，所述全阶滑模观测器进行观测的状态方程，其确定方式包括：

对电机定子电压方程进行变换，以实现转子位置信息的解耦，得到第一电压方程为：

将第一电压方程变换至两相静止坐标系下，得到第二电压方程；

将第二电压方程变换为状态方程，得到目标状态方程为：

根据所述目标状态方程建立全阶滑模观测器的状态方程：

其中，R_s表示定子绕组中的电阻值，p表示微分运算符，L_d和L_q分别表示定子绕组的d轴电感值和q轴电感值，u_d和u_q分别表示d轴电压和q轴电压，i_d和i_q分别表示d轴电流和q轴电流，ω_e表示实际的转子角速度，ψ_f表示转子磁链，表示两相静止坐标系下的电流矢量观测值，和分别表示电流矢量观测值和扩展反电动势矢量观测值的微分量，I表示单位矩阵，sgn()表示所述全阶滑模观测器的开关函数，k₁、k₂、l₁和l₂均为所述全阶滑模观测器内部参数。