[发明专利]一种无传感器永磁同步电机逆变器死区的电压补偿方法

说明书

本发明涉及一种无传感器永磁同步电机逆变器死区的电压补偿方法，本发明利用永磁同步电机功率因数高的特性，以电压矢量角度作为三相电流极性判别方法，利用死区产生的电压矢量特性，在三相静止轴系内对SPWM逆变器死区做电压补偿。相比传统无传感器永磁同步电机逆变器死区补偿方法具有以下优点：1)采用输出电压矢量判别三相电流极性，充分利用了永磁同步电机功率因数高的特性，受估算精度影响小；2)利用死区产生的电压矢量特性，在三相静止轴系内对SPWM逆变器死区做电压补偿，无需额外硬件。

技术领域

本发明涉及一种无传感器永磁同步电机控制方法，特别是涉及能够实现无传感器永磁同步电机逆变器死区补偿的方法，属于交流电机传动技术领域。

背景技术

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)采用永磁体提供恒定的转子磁场，具有高效率、高功率密度、高动态响应和可控性好等优点。随着工业技术的发展，永磁同步电机在数控机床、航空航天和工业控制等多领域获得广泛应用。

矢量控制算法用于高性能的永磁同步电机控制，作为矢量控制算法中必不可少的转子位置信息，常由安装在电机尾部的传感器获得，如光电编码器和旋转变压器。传感器增加了设备成本，而且一旦故障电机就不能正常运行，因此永磁同步电机的无传感器技术成为研究热点。永磁同步电机无传感器估算转子位置：通常是检测电机内部的电压和电流，通过电机模型计算，或者通过观测器的方法获取；或者注入特定的高频载波信号，再通过特定的信号处理过程获取。无传感器估算在实际应用中存在技术瓶颈，如低通滤波器的使用降低了系统响应带宽，逆变器死区等非线性特性，电机定子间交叉饱和效应以及系统延时等。上述因素影响了永磁同步电机无传感器估算的精度。

永磁同步电机矢量控制系统采用电压源型逆变器，在PWM调制过程中为防止逆变器上下桥功率器件短路而设置的死区时间，使逆变器输出电压波形发生畸变，降低了逆变器的输出能力，影响了电机控制效果。因此，有必要对逆变器死区做补偿，常用的补偿方法直接检测三相电流极性，但死区效应引起的过零点电流钳位，影响了电流过零点检测的正确性，进而影响了死区补偿效果。

对逆变器死区做补偿，需获得三相电流极性，直接对三相电流做检测在过零点处存在偏差，间接通过定子电流矢量获得三相电流极性，又因估算位置角精度问题，使得极性不准确。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无传感器永磁同步电机逆变器死区的电压补偿方法。

利用永磁同步电机具有功率因数高的特性，即电压矢量与实际电流矢量角度接近，利用该特性以电压矢量角度作为三相电流极性判别；利用死区产生的电压矢量特性，在三相静止轴系内对SPWM逆变器死区做电压补偿。由此，提供一种电压矢量判别的逆变器死区的电压补偿方法。

一种无传感器永磁同步电机逆变器死区的电压补偿方法，包括如下具体步骤：

步骤1：将输出电压矢量经坐标变换得到α、β轴分量，再变换得到在abc轴系的三个分量，三个分量的正负将αβ平面分成六个扇区，每个扇区对应一组三相电流极性；计算如下：

u_a＝u_α

若u_a0，则A:＝1，否则A:＝0；

若u_b0，则B:＝1，否则B:＝0；

若u_c0，则C:＝1，否则C:＝0；

n＝4A+2B+C