理论教育 带电压补偿的相电压估算方法优化

带电压补偿的相电压估算方法优化

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般情况下,在实际应用中不用电压霍尔采样电压,而是直接利用电流内环的调节器输出,通过坐标变换得出电机的相电压,或者通过PWM波占空比和母线电压来估算电压。但估算电压存在估计准确性问题,如果单纯地只通过每相在各个时刻的PWM波占空比和母线电压来估算得到的各相当前时刻的端电压,其幅值和相位与真实值存在较大误差。

带电压补偿的相电压估算方法优化

一般情况下,在实际应用中不用电压霍尔采样电压,而是直接利用电流内环的调节器输出,通过坐标变换得出电机相电压,或者通过PWM波占空比和母线电压来估算电压。估算电压代替采样电压,一方面取消了电压采样电路和电压霍尔,降低了硬件成本;另一方面避免了低速时电压过低并受干扰影响造成的采样电压不准确,影响低速控制性能;另外避免了电压采样电路和电压霍尔的硬件故障影响,提高了系统稳定性。但估算电压存在估计准确性问题,如果单纯地只通过每相在各个时刻的PWM波占空比和母线电压来估算得到的各相当前时刻的端电压,其幅值和相位与真实值存在较大误差。造成误差的主要原因有:①死区影响。为了避免逆变器上下桥臂导通,设定了死区时间,造成了PWM波占空比发生变化。②IGBT导通和关断延迟影响。IGBT硬件本身的开通延迟和关断延迟造成了PWM波占空比发生变化。③管压降影响。IGBT导通管压降和续流二极管管压降造成了PWM波幅值发生变化。下面来具体分析一下。

图4-25所示为三相桥式逆变电路,这里定义电流流向负载的方向为电流正方向。图4-26所示为在一个开关周期中的三相输出电压波形,图中虚线为计算给定的理想电压波形,实线为考虑了死区时间、IGBT导通、关断延迟时间及导通管压降影响的实际输出电压波形。

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图4-25 三相桥式逆变电路

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图4-26 三相输出电压波形

在一个开关周期中,根据伏秒面积相等的原则,当电流大于零时,虚线电压波形与实线电压波形的误差电压为

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式中 M=td+ton-toff

T——开关周期;

D——占空比;

td——死区时间;

tontoff——IGBT导通和关断延迟时间;

vsvd——IGBT和续流二极管导通管压降;

Udc——直流母线电压。

误差时间为

978-7-111-48482-0-Chapter04-100.jpg(www.daowen.com)

同理,当电流小于零时,实线电压波形与虚线电压波形的误差电压为

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误差时间为

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对应图4-26,可得到各相误差时间为

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则每相上管实际导通时间为

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式中 taref=DaT——a相理论计算给定导通时间,Da为a相占空比;

tbref=DbT——b相理论计算给定导通时间,Db为b相占空比;

tcref=DcT——c相理论计算给定导通时间,Dc为c相占空比。

由计算出的实际导通时间可以得出一个开关周期中平均端电压为

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由关系式978-7-111-48482-0-Chapter04-106.jpg,就可以得出一个开关周期中的平均相电压为

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