[发明专利]一种基于电流预测的适用于异步电机控制的死区补偿方法

说明书

本发明属于电机控制的死区补偿技术领域，具体为一种基于电流预测的适用于异步电机控制的死区补偿方法，解决了背景技术中的技术问题，其包括低速区死区补偿方法和高速区死区补偿方法，低速区死区补偿方法分为低速区电流预测和死区补偿两步，高速区死区补偿方法分为高速区电流预测和死区补偿两步。利用坐标变换和异步电机等效模型相结合的方式对电机电流进行预测，通过预测电机电流来进行死区补偿，通过本发明所述的死区补偿方法进行控制后，避免了本拍采样电流进行死区补偿时存在延迟的情况，能够准确检测电流过流点，能准确进行死区补偿；本发明所述方法考虑了开关器件IGBT的导通压降和开关管的开通关断延迟，进一步确保死区补偿准确性。

技术领域

本发明属于电机控制的死区补偿技术领域，涉及异步电机，具体为一种基于电流预测的适用于异步电机控制的死区补偿方法。

背景技术

电力机车的逆变器主电路拓扑一般采用桥式电路结构，如图1所示。桥臂的开关器件采用高电压等级的IGBT，由于IGBT本身不是理想器件，存在开通和关断延迟，因此需要给同一桥臂的上下IGBT驱动脉冲中加入一定的死区时间才能为保证开关器件的可靠工作，而高压等级的IGBT的开通和关断延迟更为严重，因此为了保证器件可靠工作，需要给上下管的驱动脉冲加入更长的死区时间，加入的死区时间会导致实际输出电压波形和理论电压波形不一致的问题，从而引起了死区效应，以A桥臂为例对死区效应进行分析，V1和V2对应A桥臂的上下管，V3和V4对应B桥臂的上下管，V5和V6对应C桥臂的上下管，当A相电流大于零时，逆变器实际输出的波形比理论值缺少一个死区脉冲电压，当A相电流小于零时，逆变器实际输出的波形比理论值增加一个死区脉冲电压，导致的实际输出电压波形和理论波形不一致，产生死区效应，对电机正常运行产生影响。死区效应会产生不同频次的谐波电压和电流，影响电机运行，尤其是变频调速系统在低速轻载工况下，死区效应更为恶劣，因此有必要对死区进行补偿。

现有技术中通常通过判断负载电流的极性，将死区时间加到驱动脉冲上进行死区补偿。该方法主要存在两点的问题：第一、由于逆变器采用的数字控制方式，数字控制会产生延迟，本拍计算的结果下一拍才会生效，从而导致根据本拍采样电流进行死区补偿具有延迟性，无法准确检测电流过流点，导致不能准确进行死区补偿；第二、不考虑开关器件IGBT的导通压降和开关管的开通关断延迟，导致该方法死区补偿不准确。

发明内容

本发明旨在解决通过判断负载电流的极性，将死区时间加到驱动脉冲上进行死区补偿的方法存在变频器采用的数字控制器存在一定延迟，本拍计算的结果到下一拍才进行更新，导致过零点附件死区补偿效果较差的技术问题，提供了一种基于电流预测的适用于异步电机控制的死区补偿方法。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种基于电流预测的适用于异步电机控制的死区补偿方法，包括低速区死区补偿方法和高速区死区补偿方法；

Ι、低速区死区补偿方法分两步完成：

第一步：低速电流预测，通过dq轴电流给定值对异步电机三相电流进行预测，计算过程如式(1)至式(3)所示，首先根据式(1)计算用于坐标变换所需要的角度φ，

φ＝θ+w_e*T_s (1)，

式(1)中，θ代表本拍同步旋转角度；w_e代表电机电角速度；T_s代表采样时间；φ代表下一拍同步旋转角度；然后将dq轴电流给定值通过反Park坐标变换得到i_{α_pre}、i_{β_pre}，计算过程如式(2)所示，