[发明专利]采用小容量薄膜电容的高功率因数二极管整流器永磁电机控制方法

摘要

本发明提供一种采用小容量薄膜电容的高功率因数二极管整流器永磁电机控制方法。该方法的d‑q轴给定电流由优化算法离线计算获得，采用PWM预测控制器代替传统矢量控制的PI电流控制器。为补偿逆变器期望输出功率与电机实时电流和给定电压计算的输出功率之间的误差，加入电压修正矢量。采用新型过调制算法，在增大逆变器输出电压能力的同时，使修正后的逆变器给定电压始终在逆变器输出电压限制范围内。本发明不需要额外的功率因数校正电路或输入滤波器，可实现网侧高功率因数控制，同时抑制电网输入电流谐波分量。相对于传统的电机驱动器，所提出的电机驱动控制方案在成本、体积及可靠性方面有显著优势。

主权项

1.一种采用小容量薄膜电容的高功率因数二极管整流器永磁电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、通过驱动系统功率关系，离线计算出使得逆变器瞬时输入功率正弦的d-q轴电流给定值并存于查找表中；为方便计算，利用傅立叶级数展开近似表示d-q轴给定电流：/n /n其中I_d0，I_q0，I_d1，I_q1，φ_d，φ_q分别为d-q轴电流直流偏移量、两倍频交流幅值和相位，θ_g是交流电网的相位角，I_d0和I_q0应满足参考转矩；/nS2、由平均输入功率和实时转速选取d-q轴给定电流及d-q轴实时电流输入PWM预测控制器实现对给定电流的控制，根据系统数学模型预测出使下一时刻实际电流跟踪给定电流的d-q轴给定电压，输出逆变器给定电压矢量；/n考虑到数字控制中控制器固有的计算时间，需要进行延时补偿处理，将离散化后的方程向前再推算一步，可得PWM预测控制器的模型：/n /n /n其中i_d(k+1)，i_q(k+1)分别为考虑延时补偿的d-q轴电流值，i_d^*(k)，i_q^*(k)为k时刻的d-q轴电流参考值，v_d^*(k+1)，v_q^*(k+1)分别为PWM预测控制器输出d-q轴给定电压，T_s为控制周期；/nS3、输出逆变器给定电压矢量需要进行实时修改，利用电机实时电流矢量和给定电压矢量计算的功率与逆变器期望输出功率之间的误差，计算最小电压修正矢量加入控制，直接修改给定电压矢量以补偿功率差异；/n所述最小电压修正矢量的具体计算方法如下：/n /n式中i_dq为电机d-q轴实时电流，v_dq^*为PWM预测控制器输出d-q轴给定电压，Δv_dq^*为最小d-q轴电压修正矢量，P_inv^*为逆变器给定功率，其计算方法如下：/n /n其中V_g是电网电压的幅值，θ_g是交流电网的相位角，是平均输入功率，ω_g是交流电网的角速度，C_dc是直流母线电容；/nS4、采用过调制算法，在增大逆变器输出电压能力的同时，使得修正后的逆变器给定电压始终在逆变器输出电压限制内。/n