本發(fā)明屬于煤礦智能化驅(qū)動(dòng)控制，具體涉及一種用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略。

背景技術(shù)：

1、礦用蓄電池動(dòng)力車在礦山中的應(yīng)用廣泛且深入，其在提高運(yùn)輸效率、保障安全生產(chǎn)、促進(jìn)綠色礦山建設(shè)等方面發(fā)揮著重要作用。礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)成為了礦用蓄電池動(dòng)力車電機(jī)的首選。以功率開(kāi)關(guān)器件為核心的逆變電路負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使用pwm調(diào)制技術(shù)控制功率開(kāi)關(guān)器件。為保證逆變器工作的安全性，避免逆變器同一橋臂上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通而形成短路，需在pwm上下橋臂的控制信號(hào)中設(shè)置一定的死區(qū)時(shí)間，但由于死區(qū)時(shí)間的加入，會(huì)導(dǎo)致相電流發(fā)生畸變，諧波含量上升，轉(zhuǎn)矩發(fā)生脈動(dòng)，不利于電機(jī)的高品質(zhì)控制。因此，為抑制死區(qū)時(shí)間加入所帶來(lái)的影響，改善電機(jī)系統(tǒng)的控制性能，對(duì)逆變器的死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償是很有必要的。

2、目前，礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)死區(qū)補(bǔ)償算法主要是根據(jù)電流的極性以及所產(chǎn)生的誤差電壓大小消除死區(qū)造成的影響，但是電流極性的檢測(cè)比較困難，一旦判斷失誤，不但無(wú)法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，有可能會(huì)造成更惡劣的效果，且由于死區(qū)效應(yīng)所產(chǎn)生的擾動(dòng)電壓難以估算。因此，針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種不需要檢測(cè)電流極性，并且能夠在線觀測(cè)擾動(dòng)電壓并準(zhǔn)確對(duì)死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃惴ㄊ呛苡斜匾摹?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，提供了一種用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，包括如下步驟：

3、s1：實(shí)時(shí)采集礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三相定子電流，經(jīng)坐標(biāo)變換后得到交直軸電流；

4、s2：建立擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器，基于所述擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器判斷擾動(dòng)電壓是否為死區(qū)擾動(dòng)電壓，當(dāng)所述擾動(dòng)電壓為死區(qū)擾動(dòng)電壓時(shí)，執(zhí)行步驟s3，否則所述擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器持續(xù)觀測(cè)因擾動(dòng)電壓造成的死區(qū)誤差電壓；

5、s3：建立自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償算法，根據(jù)所述死區(qū)誤差電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償。

6、優(yōu)選地，步驟s1還包括：

7、獲取自然坐標(biāo)系下的三相定子電流和礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械角頻率；

8、基于所述自然坐標(biāo)系下的三相定子電流進(jìn)行克拉克變換，得到靜止坐標(biāo)系下的電流數(shù)據(jù)；

9、基于所述礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械角頻率得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；

10、基于所述靜止坐標(biāo)系下的電流數(shù)據(jù)以及所述轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行帕克變換，得到交直軸電流。

11、優(yōu)選地，步驟s2中建立擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器，包括：

12、給定對(duì)應(yīng)于交直軸電流的交直軸理想電壓；

13、基于所述交直軸電流和對(duì)應(yīng)的交直軸理想電壓，獲取一個(gè)電流采集周期內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化量；

14、基于所述交直軸電流的變化量，獲取一個(gè)電流采集周期內(nèi)的轉(zhuǎn)子磁鏈增量；

15、基于所述交直軸電流、所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化量和轉(zhuǎn)子磁鏈增量建立擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器。

16、優(yōu)選地，步驟s3中建立自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償算法，包括：

17、獲取帕克變換的交直軸電流反饋值，并基于所述交直軸電流反饋值建立死區(qū)誤差電壓表達(dá)式；

18、對(duì)所述死區(qū)誤差電壓表達(dá)式進(jìn)行離散化處理，得到離散化的死區(qū)誤差電壓表達(dá)式；

19、設(shè)定交直軸補(bǔ)償電流值，并建立死區(qū)補(bǔ)償公式；

20、基于所述離散化的死區(qū)誤差電壓表達(dá)式以及所述死區(qū)補(bǔ)償公式建立自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償算法。

21、優(yōu)選地，離散化的死區(qū)誤差電壓表達(dá)式為：

22、

23、式中，rs是定子相電阻，id(k)與iq(k)為第k個(gè)周期電流預(yù)設(shè)參考值，id_s(k)與iq_s(k)為第k個(gè)周期死區(qū)電流實(shí)際采樣值，t為礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子三相電流的采樣頻率，ld為d軸定子電感，lq為q軸定子電感。

24、優(yōu)選地，步驟s3中死區(qū)補(bǔ)償公式為：

25、u(k)＝g-1[x*(k+1)-f(k)·x(k)-h(k)]+udq_dead(k)

26、式中，g-1為開(kāi)關(guān)周期與電機(jī)參數(shù)的逆矩陣，x*為電流狀態(tài)變量，f(k)為第k個(gè)周期電機(jī)轉(zhuǎn)速與開(kāi)關(guān)周期關(guān)系式，h(k)為第k個(gè)周期電機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)參數(shù)關(guān)系式，udq_dead(k)為第k個(gè)電流采集周期的死區(qū)交直軸誤差電壓集合。

27、優(yōu)選地，步驟s3中根據(jù)所述死區(qū)擾動(dòng)電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償之后，還包括：

28、獲取基本電壓矢量，并構(gòu)建評(píng)價(jià)函數(shù)；

29、將所述基本電壓矢量以及死區(qū)誤差電壓帶入評(píng)價(jià)函數(shù)中，選取最優(yōu)電壓矢量，并根據(jù)選取結(jié)果控制礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

30、優(yōu)選地，評(píng)價(jià)函數(shù)為：

31、

32、式中，ud(k)與uq(k)是基本電壓矢量，m為調(diào)整系數(shù)，ud_dead(k)為第k個(gè)電流采集周期的d軸死區(qū)電壓，uq_dead(k)為第k個(gè)電流采集周期的q軸死區(qū)電壓。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

34、不需要檢測(cè)電流極性，并且能夠在線觀測(cè)擾動(dòng)電壓并準(zhǔn)確對(duì)死區(qū)效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，避免了需要對(duì)電流極性的準(zhǔn)確檢測(cè)，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，步驟s1還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，步驟s2中建立擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，步驟s3中建立自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償算法，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，離散化的死區(qū)誤差電壓表達(dá)式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，步驟s3中死區(qū)補(bǔ)償公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，步驟s3中根據(jù)所述死區(qū)擾動(dòng)電壓進(jìn)行電壓補(bǔ)償之后，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，其特征在于，所述評(píng)價(jià)函數(shù)為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于煤礦智能化驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，為解決目前在進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償時(shí)，需要檢測(cè)電流極性的問(wèn)題，提供一種用于礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)矢量控制的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償策略，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣礦用永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三相定子電流和直流母線電壓，并將采樣得到的三相定子電流依次進(jìn)行克拉克變換和帕克變換，得到d?q軸同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交直軸電流，然后根據(jù)磁鏈增量運(yùn)算建立擾動(dòng)電壓在線觀測(cè)器，當(dāng)判斷擾動(dòng)電壓為死區(qū)擾動(dòng)電壓時(shí)，對(duì)死區(qū)擾動(dòng)電壓進(jìn)行自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償，避免了需要對(duì)電流極性的準(zhǔn)確檢測(cè)，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)一步地，通過(guò)構(gòu)建的評(píng)價(jià)函數(shù)選取最優(yōu)電壓矢量，再通過(guò)SVPWM調(diào)制后控制電機(jī)，使得對(duì)礦用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制更加精準(zhǔn)。

技術(shù)研發(fā)人員：徐良,曹建文,許連丙,姜銘,田克君,周德華,龍先江,王健,郭利強(qiáng),喬佳偉,楊澤源,胡文芳,劉舒桐,曹穎,裴非
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7