本技术介绍了一种针对永磁同步电机逆变器的非线性误差补偿技术。该技术涉及对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的输入电容和输出电容,以及输入电压误差进行数学建模,以实现更精确的电机控制和性能优化。
背景技术
随着永磁同步电机控制系统的不断进步,脉宽调制技术已在交流调速控制中得到广泛应用。在交流调速系统中,脉宽调制技术(PWM)经常被用于逆变器,将直流电源转换为可调的交流电源,从而实现对交流电机的调速控制。PWM技术的优势在于它可以提供高效的能量转换和精确的电源控制。通过调整脉冲的宽度和频率,可以实现对输出波形的精细控制,从而满足不同应用的需求。在双闭环FOC控制系统中,通常通过高频PWM波控制开关管的开通和关断,利用伏秒平衡原理将固定的直流电逆变成连续变化的交流电。然而,由于IGBT的固有特性,IGBT的开通和关断并不是瞬时完成的,而是具有一定的延迟时间。为了防止逆变器同一桥臂上下开关管同时导通形成电源的短路造成器件的损害,需要在同一桥臂的上下开关管的驱动信号中添加一段延迟时间。在该段时间内,两个开关管均处于关断状态,被称为死区时间。死区时间的存在实现了保护硬件电路的功能,但是会导致实际输出电压和理想输出电压之间存在误差,从而引发电流谐波和转矩脉动,给电机的高性能控制带来了挑战。另外,IGBT和续流二极管会存在导通压降,IGBT内部的寄生电容也会影响IGBT的开通和关断延迟,上述影响被合称为逆变器的非线性因素。
针对于逆变器的非线性误差补偿,起初的研究大多只考虑死区时间对于逆变器输出的影响,随着研究的不断深入,越来越多的非线性因素也被考虑在内。传统补偿策略主要分为两种:一种是基于时间脉冲进行补偿,另一种基于误差电压进行补偿。
在传统的时间补偿方案中,开关管的开通和关断延时被看作为定值,利用测量的方式对等效死区时间进行计算,然后在控制算法中进行补偿。此类补偿方案有一定的局限性,受限于硬件测量的精度以及硬件成本,硬件测量法并不适用于实际工程实践。
基于误差电压补偿的方案中,摒弃了过于依赖硬件检测的特点,从控制理论出发充分考虑寄生电容对于逆变器输出电压的影响,对误差电压进行精确建模,并通过离线测量,将误差电压和输入电流的非线性关系进行制表,并在控制系统中通过查表的方式进行补偿,补偿过程具有一定的复杂性。
实现思路