五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法
本发明属于永磁同步电动机驱动系统的无传感器技术中的死区补偿领域。
背景技术：
1、五相永磁同步电机具有功率密度高、转矩波动小、可靠性高等优点。适用于电动汽车、航空航天、船舶推进等对可靠性和扭矩要求较高的领域。为了提高电压利用率和容错能力，双逆变器供电的永磁同步电动机被广泛应用。根据双逆变器是否接入同一电源的类型，开路绕组永磁同步电机驱动系统可分为两类：直流母线共用的双逆变器和直流母线隔离的双逆变器。与采用两个隔离直流母线的逆变器拓扑相比，采用共直流母线的双逆变器拓扑具有体积小、成本低的优点，但其变压器体积大。因此，双逆变器共直流母线供电的开路绕组五相永磁同步电动机驱动系统在工业领域有较好的应用前景。
2、然而，在共直流母线的双逆变器拓扑中，存在零序路径，使得系统中的零序电压(zsv)产生零序电流(zsc)，该电流会降低系统效率并导致额外的转矩脉动。其中，反电动势中的零序分量、死区效应和反电动势的零序分量是引起zsv的主要原因。因此，为了提高系统的性能，必须对零序电流进行抑制。为了进一步提高传统永磁同步电机的容错能力，无传感器控制技术已经被用于驱动系统，避免了机械传感器的缺点，基于零序反电动势的无传感器控制框图如图1所示，传统开关序列如图2所示。对于此类方法，由于死区效应影响，零序控制器输出的零序电压包含死区效应所产生的零序电压，对于估计转子位置造成影响，同时由于dq轴电流大小影响，对转子位置估计误差进一步增加。因此如何简单有效的避免死区效应等因素造成位置估算影响，成为五相开绕组永磁同步电机无速度传感器技术应用亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明目的是为了解决现有技术中应用于永磁同步电动机驱动系统的无传感器技术由于存在死区效应影响，造成转子位置估计误差进一步增加的问题，本发明提供了一种五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法。
2、五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法，该方法基于双逆变器共直流母线供电的五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器驱动系统实现，该方法包括如下步骤：
3、根据当前控制周期下双逆变器的各相桥臂所在支路的死区持续时间，获得驱动系统的死区总持续时间t，将死区总持续时间t划分为第一持续时间和第二持续时间td_l；
4、根据当前控制周期下五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组的零序电流的电流方向，重新布设五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间，且该重新布设的双逆变器上的相应支路的死区持续时间为td_s或td_l，使得驱动系统由死区总持续时间t产生的零序电压zsv为0，实现驱动系统死区补偿。
5、优选的是，td_s+td_l＝t，且
6、优选的是，根据当前控制周期下五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组的零序电流的电流方向，重新布设五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间的实现方式包括：
7、各相绕组的零序电流的瞬时值与参考值0进行比较，当比较结果大于0时，则判定流经该相绕组的零序电流为正电流，当比较结果小于0时，则判定流经该相绕组的零序电流为负电流；
8、当检测到五相开路绕组中存在三个正电流和两个负电流时，将td_s作为具有正电流的绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间，td_l作为具有负电流的绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间；
9、当检测到五相开路绕组中存在三个负电流和两个正电流时，将td_s作为具有负电流的绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间，td_l作为具有正电流的绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间。
10、优选的是，
11、
12、其中，ucmv1和ucmv2分别为双逆变器中第一、二个逆变器的共模电压，udc为母线电压，ts为开关管的开关周期，tda为a相绕组所连接的第一个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tdb为b相绕组所连接的第一个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tdc为c相绕组所连接的第一个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tdd为d相绕组所连接的第一个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tde为e相绕组所连接的第一个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tda'为a相绕组所连接的第二个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tdb'为b相绕组所连接的第二个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tdc'为c相绕组所连接的第一个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tdd'为d相绕组所连接的第二个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间，tde'为e相绕组所连接的第二个逆变器的相应桥臂所在支路的死区持续时间。
13、一种计算机可读的存储设备，所述存储设备存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法。
14、一种五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿装置，包括存储设备、处理器以及存储在所述存储设备中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现所述五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法。
15、本发明的有益效果：
16、本发明监控五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组的零序电流的电流方向，根据电流方向对于相应位置重新布置死区时间，进而可使得零序控制器输出的零序参考电压中无需包含死区部分所产生的零序分量来抑制死区持续时间所生成的零序电压，避免零序参考电压所产生的零序分量对后续转子位置估计的影响。通过本发明对死区进行补偿，消除了由于死区存在对位置估计得负面影响，提高了转子位置估计精度。
技术特征：
1.五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法，该方法基于双逆变器共直流母线供电的五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器驱动系统实现，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法，其特征在于，td_s+td_l＝t，且
3.根据权利要求1所述的五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法，其特征在于，根据当前控制周期下五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组的零序电流的电流方向，重新布设五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组所连接的双逆变器上的相应支路的死区持续时间的实现方式包括：
4.根据权利要求1所述的五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法，其特征在于，
5.一种计算机可读的存储设备，所述存储设备存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至4任一所述方法。
6.一种五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿装置，包括存储设备、处理器以及存储在所述存储设备中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现如权利要求1至4任一所述方法。
技术总结
五相开路绕组永磁同步电机无速度传感器的死区补偿方法，属于永磁同步电动机驱动系统的无传感器技术中的死区补偿。解决了现有技术中应用于永磁同步电动机驱动系统的无传感器技术由于存在死区效应影响，造成转子位置估计误差进一步增加的问题。本发明监控五相开路绕组永磁同步电机的各相绕组的零序电流的电流方向，根据电流方向对于相应位置重新布置死区时间，进而可使得零序控制器输出的零序参考电压不包含死区部分所产生的零序分量，避免了零序参考电压所产生的零序分量对后续转子位置估计的影响。本发明主要用于死区补偿。
技术研发人员：姜春阳,王英杰,刘一琦,纪玉亮,姚婷婷
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5