本發(fā)明涉及電機(jī)控制，具體為一種低速時(shí)避免死區(qū)影響的電機(jī)無(wú)感控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的無(wú)感控制方法有很多，滑膜觀測(cè)器，非線性磁鏈觀測(cè)器，高頻注入，靜態(tài)電壓補(bǔ)償模型等，但都有他們的局限性，無(wú)感低速帶載一直是無(wú)感控制的難題，例如滑膜觀測(cè)器，在電機(jī)矢量控制中，滑膜觀測(cè)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(cè)器的輸入電壓包含了死區(qū)電壓，由于死區(qū)影響電機(jī)端實(shí)際的電壓與電流環(huán)pi控制器所輸出的計(jì)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(cè)器去估算電機(jī)實(shí)時(shí)的角度和速度，會(huì)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(cè)器輸出的角度和速度不能很好的估測(cè)出電機(jī)實(shí)際的電角度和速度，導(dǎo)致電機(jī)低速容易失步，帶載啟動(dòng)困難等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

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

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

3、s101、程序中設(shè)置好電機(jī)角度和速度的初始值為零；

4、s102、啟動(dòng)電機(jī)，整個(gè)foc矢量控制環(huán)路穩(wěn)定運(yùn)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(jì)算獲取uα和uβ，同時(shí)foc矢量控制環(huán)路獲取iα和iβ，端電壓采集電路先計(jì)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(jī)的端電壓，是電機(jī)端子對(duì)dc-的電壓，端電壓轉(zhuǎn)換到相電壓計(jì)算如下：

9、a、端電壓與相電壓和dc-到電機(jī)中心點(diǎn)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(jī)相電壓；uoo'、為電機(jī)中心點(diǎn)到dc-的電壓；

14、b、相電壓與端電壓的關(guān)系計(jì)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(jì)算得：

17、

18、已知uoo'可計(jì)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(jì)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(jì)算：

25、根據(jù)b和c計(jì)算出：

26、

27、由前面a、b、c和d計(jì)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(cè)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(jī)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(shí)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(cè)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(jī)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(jì)算電壓與電機(jī)實(shí)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(jì)算電壓，包含了死區(qū)影響；uα和uβ是電機(jī)端實(shí)際獲取的電壓值。

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

38、

39、由上述公式，得知當(dāng)電機(jī)速度較高時(shí)，和值比較大，所以u(píng)α和uβ值較大，由公式(1)得知當(dāng)uα和uβ值較大時(shí)，死區(qū)電壓udead對(duì)計(jì)算電壓uα'和uβ'的占比相對(duì)就比較小，對(duì)真實(shí)值影響就比較小，同理可知當(dāng)電機(jī)角頻率較低時(shí)，uα和uβ值較小，死區(qū)電壓udead對(duì)計(jì)算電壓uα'和uβ'的占比相對(duì)就比較大。

40、所述步驟s202和s303中，滑膜觀測(cè)器是基于下述電壓方程來(lái)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(jī)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(jī)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(guò)硬件電路采集電機(jī)的實(shí)際的端電壓，從而獲取alpha,beta軸電壓，實(shí)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(cè)器，避免了死區(qū)對(duì)滑膜觀測(cè)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(shí)避免死區(qū)影響的電機(jī)無(wú)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(shí)避免死區(qū)影響的電機(jī)無(wú)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(jì)算電壓與電機(jī)實(shí)際電壓關(guān)系：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速時(shí)避免死區(qū)影響的電機(jī)無(wú)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(jī)高低速時(shí)，死區(qū)電壓對(duì)計(jì)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(shí)避免死區(qū)影響的電機(jī)無(wú)感控制方法，其特征在于：所述步驟s202和s303中，滑膜觀測(cè)器是基于下述電壓方程來(lái)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(shí)避免死區(qū)影響的電機(jī)無(wú)感控制方法，包括如下步驟：S101、程序中設(shè)置好電機(jī)角度和速度的初始值為零；S102、啟動(dòng)電機(jī)，整個(gè)foc矢量控制環(huán)路穩(wěn)定運(yùn)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(jì)算獲取U<subgt;α</subgt;和U<subgt;β</subgt;，同時(shí)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(guò)硬件電路采集電機(jī)的實(shí)際的端電壓，從而獲取alpha,beta軸電壓，實(shí)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(cè)器，避免了死區(qū)對(duì)滑膜觀測(cè)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