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(gè)主要因素。功率器件的死區(qū)時(shí)間、開(kāi)關(guān)固有特性等非線性特性使逆變器的實(shí)際輸出電壓和給定電壓之間存在誤差，該畸變電壓會(huì)激勵(lì)出誤差電流，特別是當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)低速輕載運(yùn)行時(shí)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，伺服系統(tǒng)的控制性能明顯下降，因此必須對(duì)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(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明搭建的仿真系統(tǒng)具備良好的動(dòng)靜態(tài)性能。然后對(duì)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(shí)間和開(kāi)關(guān)管通態(tài)壓降對(duì)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(dòng)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(yàn)證了死區(qū)時(shí)間和管壓降對(duì)永磁同步電動(dòng)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(guò)檢測(cè)電流極性來(lái)實(shí)現(xiàn)逆變器畸變電壓的補(bǔ)償，但實(shí)際電流中存在PWM噪聲等干擾，嚴(yán)重影響了過(guò)零點(diǎn)電流極性檢測(cè)的準(zhǔn)確性。一些學(xué)者避開(kāi)該問(wèn)題而提出了基于時(shí)間延遲控制的補(bǔ)償方法，但該方法在估算擾動(dòng)電壓時(shí)由于電機(jī)參數(shù)不匹配會(huì)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(cè)量逆變器的實(shí)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(shí)際輸出電壓較好地動(dòng)態(tài)跟蹤上實(shí)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(duì)電壓PI調(diào)節(jié)器的動(dòng)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(guò)對(duì)比不同開(kāi)關(guān)頻率時(shí)的MATLAB/Simulink仿真結(jié)果，驗(yàn)證了該方法的有效性、可行性，其補(bǔ)償效果優(yōu)于基于時(shí)間延遲控制的補(bǔ)償方法。
　　最后，利用 dSPACE半實(shí)物仿真平臺(tái)對(duì)提出的死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)