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专利号: 202110565927X
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种表贴式永磁同步电机无位置传感器分段延时补偿策略,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

步骤1,当电机基波频率小于47Hz时,使用载波调制对预测后的q轴电压误差进行PI调节,随后通过补偿IGBT的导通时间来消除系统总时延的影响;

步骤2,当基波频率大于47Hz后,随着转速升高,采用SHEPWM+方波的调制方式,通过预测电压矢量角、调制深度及估计转子位置来消除延时效应。

2.根据权利要求1所述的一种表贴式永磁同步电机无位置传感器分段延时补偿策略,其特征在于,所述步骤1中,具体为:

步骤1.1,当电机基波频率小于47Hz时使用方波电压注入法,设置载波频率为500Hz,向d轴注入幅值15V,频率250Hz的方波电压信号,对表贴式永磁同步电机采用id=0的矢量控制方法;通过带通滤波提取αβ轴电流后,对其进行park变换得到k周期交轴电流iq(k),其直轴电流id(k)=0,计算得到第k+1周期的交轴电流iq(k+1),如式(1)所示;

式(1)中,Rs是定子电阻;Ld是d轴定子电感; 是转子磁链;a和b均是权重因子,a和b的取值分别为0.8和0.2;ΔT为采样延时;Lq是q轴定子电感; 是第k周期转子机械角速度; 是第k周期交轴给定电流;uq(k)是第k周期q轴电压;

步骤1.2,基于第k周期q轴给定电流 计算第k周期q轴电流误差iq_err(k),如式(2)所示;

基于第k+1周期q轴给定电流 计算第k+1周期q轴电流误差iq_err(k+1),如式(3)所示;

根据式(2)及式(3)计算第k+1周期q轴电压误差uq‑err,由于表贴式永磁同步电机采用id=0控制,忽略d轴电流影响,可得式(4),如下所示;

步骤1.3:对步骤1.2中获得的第k+1周期q轴电压误差使用PI补偿器,PI补偿器的比例系数为5.14,积分参数为1.32;通过对uq‑err(k+1)进行PI调节获得补偿时间Tcom;

步骤1.4:将TA、TB、TC分别与 相加得到TA_com、TB_com与TC_com,再与载波进行比较,即通过空间矢量脉宽调制载波生成方式得到三相电压脉冲输出。

3.根据权利要求2所述的一种表贴式永磁同步电机无位置传感器分段延时补偿策略,其特征在于,所述步骤1.4中,TA、TB、TC计算公式分别如式(5)、式(6)及式(7)所示;

TA=(Tpwm‑TP‑TQ)/4    (5);

TB=TP+TQ/2    (6);

TC=TB+TQ/2    (7);

式中,TA为A相电压波形切换时间;TB为B相电压波形切换时间;TC为C相电压波形切换时间;Tpwm为开关周期;TP和TQ表示两个有效矢量在一个载波周期内的作用时间。

4.根据权利要求2所述的一种表贴式永磁同步电机无位置传感器分段延时补偿策略,其特征在于,所述步骤2中,具体步骤如下:步骤2.1,计算第k周期调制深度M(k)与dq交直轴上的电压矢量角β(k),分别如式(8)及式(9)所示;并使用滑模观测器第k周期估计转子位置 计算公式如式(10)所示;

式中,eα‑ext(k)和eβ‑ext(k)是第k周期α轴和β轴滑模观测器估算的反电动势;Udc是直流电压;udq(k)是第k周期dq轴电压;ud(k)是第k周期d轴电压;uq(k)是第k周期q轴电压;

步骤2.2,由第k周期dq交直轴上的电压矢量角β(k)、调制深度M(k)以及估计转子位置计算得出第k+1周期电压矢量角β(k+1)、调制深度M(k+1)以及估计转子位置从而消除延时效应;计算公式如式(11)、(12)及式(13)所示;

M(k+1)=M(k)   (13);

步骤2.3,通过在各分频的调制度范围内,进行开关角多项式曲线拟合,用拟合的多项式曲线实现在线计算,得到拟合开关角;SHEPWM的调制度范围是0.72~1,在调制度等于

0.82时,由七分频切换到五分频;在调制度等于0.9时,由五分频切换到三分频;

步骤2.4,由β(k+1)和 相加得出ABC坐标系下的电压矢量角 使用步骤2.3中所得的拟合开关角和 进行脉冲重构,获得三相脉冲电压输出。

5.根据权利要求4所述的一种表贴式永磁同步电机无位置传感器分段延时补偿策略,其特征在于,所述步骤2.3中,调制度在0.72~0.82时,七分频的3个开关角拟合曲线如式(14)所示;

其中,α7‑1是七分频的第一个开关角拟合曲线,α7‑2是七分频的第二个开关角拟合曲线,α7‑3是七分频的第三个开关角拟合曲线;M是调制度;

调制度在0.82~0.9时,五分频的2个开关角拟合曲线如式(15)所示;

其中,α5‑1是五分频的第一个开关角拟合曲线,α5‑2是五分频的第二个开关角拟合曲线;

调制度在0.9‑1时,三分频的1个开关角拟合曲线如式(16)所示;

2

α3‑1=‑24.7223M‑23.8611M+60.3142    (16);

其中,α3‑1是三分频的开关角拟合曲线。