永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法研究.pdf

1、目前，采用PWM調(diào)制策略的電壓源型逆變器在永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，然而死區(qū)效應(yīng)是影響高性能永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制精度的一個主要因素。功率器件的死區(qū)時間、開關(guān)固有特性等非線性特性使逆變器的實際輸出電壓和給定電壓之間存在誤差，該畸變電壓會激勵出誤差電流，特別是當(dāng)永磁同步電動機(jī)低速輕載運(yùn)行時，使電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動較大，伺服系統(tǒng)的控制性能明顯下降，因此必須對逆變器的死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行分析和補(bǔ)償。
　　本文首先在MATLAB/Sim

2、ulink環(huán)境下完成了永磁同步電動機(jī)伺服系統(tǒng)的仿真實驗，結(jié)果表明搭建的仿真系統(tǒng)具備良好的動靜態(tài)性能。然后對逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了定量分析，研究了死區(qū)時間和開關(guān)管通態(tài)壓降對逆變器輸出電壓和輸出電流的影響。其中，推導(dǎo)了逆變器輸出基波電壓矢量的幅值、相位隨電動機(jī)功率因數(shù)角變化的表達(dá)式，并且定性分析了零電流鉗位現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。之后，利用MATLAB/Simulink仿真工具驗證了死區(qū)時間和管壓降對永磁同步電動機(jī)伺服系統(tǒng)的不利影響。

3、>　　目前傳統(tǒng)的補(bǔ)償方法一般通過檢測電流極性來實現(xiàn)逆變器畸變電壓的補(bǔ)償，但實際電流中存在PWM噪聲等干擾，嚴(yán)重影響了過零點電流極性檢測的準(zhǔn)確性。一些學(xué)者避開該問題而提出了基于時間延遲控制的補(bǔ)償方法，但該方法在估算擾動電壓時由于電機(jī)參數(shù)不匹配會導(dǎo)致補(bǔ)償效果十分有限。為了提高補(bǔ)償精度，本文提出了基于PI型電壓內(nèi)環(huán)控制的改進(jìn)補(bǔ)償方法。本方法在線測量逆變器的實際輸出電壓，在電壓PI調(diào)節(jié)器的作用下能夠使逆變器實際輸出電壓較好地動態(tài)跟蹤上實際輸出電

4、壓，達(dá)到顯著減小畸變電壓的目的。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下，針對電壓PI調(diào)節(jié)器的動態(tài)跟蹤性能選取了一組合適的比例、積分參數(shù)，并得到了補(bǔ)償前后d-q軸誤差電壓隨定子頻率變化的曲線圖。通過對比不同開關(guān)頻率時的MATLAB/Simulink仿真結(jié)果，驗證了該方法的有效性、可行性，其補(bǔ)償效果優(yōu)于基于時間延遲控制的補(bǔ)償方法。
　　最后，利用 dSPACE半實物仿真平臺對提出的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了實驗驗證。對實驗結(jié)果進(jìn)行了對