本發(fā)明涉及電機控制，具體為一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的無感控制方法有很多，滑膜觀測器，非線性磁鏈觀測器，高頻注入，靜態(tài)電壓補償模型等，但都有他們的局限性，無感低速帶載一直是無感控制的難題，例如滑膜觀測器，在電機矢量控制中，滑膜觀測器的輸入一般是電流環(huán)pi控制器所輸出的，由于控制器死區(qū)的影響，滑膜觀測器的輸入電壓包含了死區(qū)電壓，由于死區(qū)影響電機端實際的電壓與電流環(huán)pi控制器所輸出的計算電壓大小是不相等的，直接拿電流環(huán)pi控制器所輸出的電壓去給滑膜觀測器去估算電機實時的角度和速度，會影響最終的估算精度，尤其低速情況下，死區(qū)影響占比更加大，滑膜觀測器輸出的角度和速度不能很好的估測出電機實際的電角度和速度，導(dǎo)致電機低速容易失步，帶載啟動困難等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，包括如下步驟：

3、s101、程序中設(shè)置好電機角度和速度的初始值為零；

4、s102、啟動電機，整個foc矢量控制環(huán)路穩(wěn)定運行；

5、s103、判斷電角速度頻率是否大于1khz，大于1khz則進(jìn)入步驟s301，不大于1khz，則進(jìn)入如下步驟：

6、s201、硬件電路進(jìn)行端電壓采樣，獲取端電壓值，端電壓軟件計算獲取uα和uβ，同時foc矢量控制環(huán)路獲取iα和iβ，端電壓采集電路先計算低通濾波器的截至頻率：

7、

8、其中，c是電容，r是電阻，c＝1nf,r||是并聯(lián)電阻，motor_u/motor_v/motor_w都是電機的端電壓，是電機端子對dc-的電壓，端電壓轉(zhuǎn)換到相電壓計算如下：

9、a、端電壓與相電壓和dc-到電機中心點電壓uoo'的關(guān)系：

10、uao＝uao'+uoo'

11、ubo＝ubo'+uoo'

12、uco＝uco'+uoo'

13、其中，uao、ubo、uco為采樣到的端電壓；uao'、ubo'、uco'為電機相電壓；uoo'、為電機中心點到dc-的電壓；

14、b、相電壓與端電壓的關(guān)系計算：

15、三式相加，根據(jù)相電壓幅值相加等于0，uao'+ubo'+uco'＝0

16、已知uao'+ubo'+uco'＝0計算得：

17、

18、已知uoo'可計算a、b、c相電壓：

19、

20、c、相電壓與靜止坐標(biāo)系alpha、beta軸電壓關(guān)系計算：

21、clark坐標(biāo)變換可知：

22、uα＝uao'

23、

24、d、相電壓與端電壓的關(guān)系計算：

25、根據(jù)b和c計算出：

26、

27、由前面a、b、c和d計算出采樣到的端電壓與alpha、beta軸電壓關(guān)系；

28、s202、將uα、uβ和iα、iβ送入滑膜觀測器，估算出角度θ和角速度ωe；

29、s203、將估算出的角度θ和角速度ωe送入foc矢量控制環(huán)路中，完成電機角度和速度閉環(huán)控制；

30、s301、電流環(huán)路控制器輸出uα'和uβ'，同時foc矢量控制環(huán)路獲取iα和iβ；

31、s302、將uα、uβ和iα、iβ送入滑膜觀測器，估算出角度θ和角速度ωe；

32、s303、將估算出的角度θ和角速度ωe送入foc矢量控制環(huán)路中，完成電機角度和速度閉環(huán)控制。

33、所述步驟s301中,電流環(huán)pi控制器輸出的計算電壓與電機實際電壓關(guān)系：

34、uα′＝uα+udead

35、uβ′＝uβ+udead#?(1)

36、uα'和uβ'是電流環(huán)pi控制器輸出的計算電壓，包含了死區(qū)影響；uα和uβ是電機端實際獲取的電壓值。

37、所述步驟s202和s303中，還包括分析電機高低速時，死區(qū)電壓對計算電壓uα'和uβ'的影響：

38、

39、由上述公式，得知當(dāng)電機速度較高時，和值比較大，所以uα和uβ值較大，由公式(1)得知當(dāng)uα和uβ值較大時，死區(qū)電壓udead對計算電壓uα'和uβ'的占比相對就比較小，對真實值影響就比較小，同理可知當(dāng)電機角頻率較低時，uα和uβ值較小，死區(qū)電壓udead對計算電壓uα'和uβ'的占比相對就比較大。

40、所述步驟s202和s303中，滑膜觀測器是基于下述電壓方程來獲取角度和角速度的：

41、

42、已知輸入電壓u和輸入電流i以及電機參數(shù)：電阻r，電感l(wèi)和磁鏈ψr,根據(jù)電壓方程估算出電機轉(zhuǎn)子角度θ，角度進(jìn)行微分獲取速度ωe。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

44、本發(fā)明通過硬件電路采集電機的實際的端電壓，從而獲取alpha,beta軸電壓，實際采樣到的電壓不包含死區(qū)的影響，可直接輸入給滑膜觀測器，避免了死區(qū)對滑膜觀測器的輸出影響，可以獲得更高精度角度和角速度。

技術(shù)特征：

1.一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，其特征在于：所述步驟s301中,電流環(huán)pi控制器輸出的計算電壓與電機實際電壓關(guān)系：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，其特征在于：所述步驟s202和s303中，還包括分析電機高低速時，死區(qū)電壓對計算電壓uα'和uβ'的影響：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，其特征在于：所述步驟s202和s303中，滑膜觀測器是基于下述電壓方程來獲取角度和角速度的：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低速時避免死區(qū)影響的電機無感控制方法，包括如下步驟：S101、程序中設(shè)置好電機角度和速度的初始值為零；S102、啟動電機，整個foc矢量控制環(huán)路穩(wěn)定運行；S103、判斷電角速度頻率是否大于1khz，大于1khz則進(jìn)入步驟S301，不大于1khz，則進(jìn)入如下步驟：S201、硬件電路進(jìn)行端電壓采樣，獲取端電壓值，端電壓軟件計算獲取U<subgt;α</subgt;和U<subgt;β</subgt;，同時foc矢量控制環(huán)路獲取i<subgt;α</subgt;和i<subgt;β</subgt;。本發(fā)明通過硬件電路采集電機的實際的端電壓，從而獲取alpha,beta軸電壓，實際采樣到的電壓不包含死區(qū)的影響，可直接輸入給滑膜觀測器，避免了死區(qū)對滑膜觀測器的輸出影響。

技術(shù)研發(fā)人員：王靜,孫玉柱,黃康,周銀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26