用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法

1.本技术涉及电机控制技术领域，具体涉及一种用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法。


背景技术：

2.在永磁同步电机驱动系统中，受限于三相两电平逆变器中开关管的固有属性，每个开关管的开通、关断都需要一定时间，且关断时间比开通时间更长。在逆变器中，若同一桥臂的上下两个开关管在一个开关管关断过程中另一个开关管导通，则必然引起桥臂短路。为了防止桥臂短路发生，通常让触发信号延迟一段时间，称为“死区时间”，死区时间的存在导致电流环输出电压与电机端电压并不相等。此外，受限于功率器件固有属性、开通时间、关断时间、寄生电容、管压降和反并联二极管压降等非线性因素影响也会进一步增加电流环输出电压与电机端电压之间的误差。该误差电压的存在使输出相电压及电流波形发生畸变，转矩产生脉动，尤其是在低速时容易引起电机震荡乃至失步。同时给一些需要真实电机端电压的控制算法，如：电机本体参数辨识和无传感器矢量控制等带来实际困难。一般将死区效应与功率器件非理想特性：如开关管开通/关断时间、寄生电容、开关管压降等非线性环节统称为逆变器非线性因素。
3.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
4.现有逆变器非线性补偿策略中，为准确判断相电流过零附近的误差电压或相电流极性，通常会对两相旋转坐标系中d轴和q轴电流反馈进行滤波，并通过坐标变换将滤波后的d轴电流反馈和q轴电流反馈转换到三相静止坐标系，利用滤波后的电流判断误差电压或相电流极性。但由于滤波后的电流存在幅值衰减和相位滞后，因此需要添加幅值和相位补偿，操作较为繁琐。


技术实现要素：

5.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
6.本公开实施例提供了一种用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法，使得对永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿更简便。
7.在一些实施例中，一种用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法，所述永磁同步电机驱动系统包括电流环，所述方法包括：获取输入所述电流环的第一电流指令，获取所述第一电流指令对应的初始电压指令；对所述第一电流指令进行坐标转换，得到三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令；根据各所述第二电流指令确定待补偿电压指令；对所述待补偿电压指令和所述初始电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号，并根据所述脉冲调制信号进行逆变器非线性补偿。
8.本公开实施例提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法，可以
实现以下技术效果：通过获取输入所述电流环的第一电流指令，获取第一电流指令对应的初始电压指令；对第一电流指令进行坐标转换，得到三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令；根据各第二电流指令确定待补偿电压指令；对待补偿电压指令和所述初始电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号，并根据脉冲调制进行逆变器非线性补偿。本技术利用第二电流指令确定待补偿电压指令即误差电压，从而对逆变器非线性进行补偿，相比于现有技术中根据反馈电流确定误差电压来对逆变器进行补偿的方法，电流指令谐波含量更小，因此在电流过零处的误差电压更容易判断，更加精确的补偿永磁同步电机的驱动系统。并且由于电流指令不存在幅值衰减和相位滞后，因此不需要添加任何幅值和相位补偿，进一步提升永磁同步电机驱动系统逆变器非线性补偿性能，并使补偿方法更为简便。
9.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
10.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
11.图1是本公开实施例提供的一个永磁同步电机驱动系统的示意图；
12.图2(a)是本公开实施例提供的一个用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法的流程图；
13.图2(b)是本公开实施例提供的一个用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法的细化流程图；
14.图3是本公开实施例提供的一个永磁同步电机三相绕组等效电路图；
15.图4是本公开实施例提供的一个辨识永磁同步电机定子电阻的实验结果的示意图；
16.图5是本公开实施例提供的一个d轴电流指令与d轴电压指令的对应关系示意图；
17.图6(a)是本公开实施例提供的当采用传统查表法时确定的误差电压波形图；
18.图6(b)是本公开实施例提供的一个使用本技术提出方法确定的误差电压的波形图；
19.图7(a)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，未进行逆变器非线性补偿时的a相电流的波形示意图；
20.图7(b)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，未进行逆变器非线性补偿时的a相电流thd(总谐波失真)分析结果示意图；
21.图8(a)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，通过反馈电流确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿时的a相电流的波形示意图；
22.图8(b)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，通过反馈电流确定误差电压进行逆变器非线性补偿时的a相电流thd(总谐波失真)分析结果示意图；
23.图9(a)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，未进行逆变器非线性补偿时的a相电流指令与a相电流反馈i
a
的波形图；
24.图9(b)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，未进行逆变器非线性补偿时的a相的电流反馈波形与a相的电流指令波形之间的误差电流波形图；
25.图10(a)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，通过电流指令确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿时的a相反馈电流的示意图；
26.图10(b)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载1nm的情况下，通过电流指令确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿时的thd(总谐波失真)分析结果示意图；
27.图11(a)为本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载2nm的情况下，未进行逆变器非线性补偿情况下的预设时间段内的波形图；
28.图11(b)为本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载2nm的情况下，通过传统查表法补偿误差电压情况下的波形图；
29.图11(c)为本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载2nm的情况下，通过方波补偿法补偿误差电压情况下的波形图；
30.图11(d)为本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载2nm的情况下，通过本技术所提方法进行逆变器非线性补偿情况下的波形图；
31.图12(a)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载2nm的情况下，通过不同补偿方法补偿误差电压情况下，d轴电流的频谱图；
32.图12(b)是本公开实施例提供的一个在电机的转速为300r/min，带载2nm的情况下，通过不同补偿方法补偿误差电压情况下的q轴电流的频谱图；
33.图13(a)是本公开实施例提供的一个在被测电机的转速为600r/min，带载1nm的情况下，未进行逆变器非线性补偿情况下的波形图；
34.图13(b)是本公开实施例提供的一个在被测电机的转速为600r/min，带载1nm的情况下，通过传统查表法补偿误差电压的情况下的波形图；
35.图13(c)是本公开实施例提供的一个在被测电机的转速为600r/min，带载1nm的情况下，通过方波补偿法补偿误差电压的情况下的波形图；
36.图13(d)是本公开实施例提供的一个在被测电机的转速为600r/min，带载1nm的情况下，通过本技术所提方法进行逆变器非线性补偿情况下的波形图；
37.图14(a)是本公开实施例提供的一个在给定速度阶跃指令下未补偿逆变器非线性情况下的电流波形示意图；
38.图14(b)是本公开实施例提供的一个在给定速度阶跃指令下通过电流指令确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿情况下的电流波形示意图。
39.附图标记：1、逆变器；2、电流环；3、永磁同步电机pmsm。
具体实施方式
40.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化
附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
41.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
42.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
43.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
44.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
45.结合图1所示，永磁同步电机驱动系统包括逆变器1、母线电压u
dc
、电流环2、pmsm(permanent
‑
magnetsynchronousmotor，永磁同步电机)3。
46.结合图2(a)所示，本公开实施例提供一种用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法，包括：
47.步骤s101，获取输入电流环的第一电流指令，获取第一电流指令对应的初始电压指令；
48.步骤s102，对第一电流指令进行坐标转换，得到三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令；
49.步骤s103，根据各第二电流指令确定待补偿电压指令；
50.步骤s104，对待补偿电压指令和初始电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号，并根据脉冲调制信号进行逆变器非线性补偿。
51.采用本公开实施例提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法，通过获取输入电流环的第一电流指令，获取第一电流指令对应的初始电压指令；对第一电流指令进行坐标转换，得到三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令；根据各第二电流指令确定待补偿电压指令；对待补偿电压指令和初始电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号，根据脉冲调制信号完成逆变器非线性补偿。在逆变器非线性补偿过程中，本技术利用第二电流指令确定待补偿电压指令即误差电压，从而对逆变器非线性进行补偿，相比于现有技术中根据反馈电流确定误差电压来对逆变器进行补偿的方法，电流指令谐波含量更小，因此可实现电流过零附近误差电压的准确判断，可更加精确的补偿逆变器非线性误差电压。此外，由于电流指令不存在幅值衰减和相位滞后，因此无需要添加任何幅值和相位补偿，补偿方法简单易行。
52.结合图1所示，可选的，第一电流指令包括输入电流环的两相旋转坐标系下d轴的电流指令和两相旋转坐标系下q轴的电流指令对第一电流指令和进行坐标变换，得到三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令和
53.可选地，通过计算获得三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令其中，为三相静止坐标系中a相的第二电流指令，为三相静止坐标系中b相的第二电流指令，为三相静止坐标系中c相的第二电流指令，θ
e
为永磁同步电机的电角度。
54.可选地，通过计算θ
e
＝p0*θ
m
获得永磁同步电机的电角度，其中p0为永磁同步电机的极对数，θ
m
为永磁同步电机的机械角度。
55.可选地，根据各第二电流指令确定待补偿电压指令，包括：在预设的误差电压指令数据表中实时匹配出各第二电流指令分别对应的误差电压指令，误差电压指令数据表中存储有第二电流指令和误差电压指令的对应关系，根据各第二电流指令分别对应的误差电压指令确定待补偿电压指令。
56.在一些实施例中，在预设的误差指令数据表中匹配出a相的第二电流指令对应的误差电压指令b相的第二电流指令对应的误差电压指令c相的第二电流指令对应的误差电压指令
57.可选地，根据各第二电流指令分别对应的误差电压指令确定待补偿电压指令，包括：根据各第二电流指令分别对应的误差电压指令获取在两相静止坐标系下的误差电压指令，将两相静止坐标系下的误差电压指令确定为待补偿电压指令。
58.可选的，通过计算获得两相静止坐标系下的误差电压指令与其中为三相静止坐标系中a相的误差电压指令、为三相静止坐标系中b相的误差电压指令、为三相静止坐标系中c相的误差电压指令；为两相静止坐标系中α轴的误差电压指令、为两相静止坐标系中β轴的误差电压指令。
59.可选地，对待补偿电压指令和初始电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号，包括：将初始电压指令进行坐标变换，获得变换后的电压指令，将待补偿电压指令和变换后的电压指令进行叠加，获得补偿控制电压指令；对补偿控制电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号。
60.可选地，电流环的输入为d轴第一电流指令和q轴第一电流指令输出为d轴的初始电压指令和q轴的初始电压指令将两相旋转坐标系下d，q轴的初始电压指令和通过坐标变换变换到两相静止坐标系，获得变换后的电压指令，即两相静止坐标系下α轴的电压指令和β轴的电压指令
61.可选地，通过计算与获得两相静止坐标系下α轴的补偿控制电压指令与β轴的补偿控制电压指令
62.可选地，两相静止坐标系下α轴的补偿控制电压指令与β轴的补偿控制电压指令具有逆变器非线性补偿功能。
63.可选地，对两相静止坐标系下α轴的补偿控制电压指令和β轴的补偿控制电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号。
64.本技术实施例利用第二电流指令确定待补偿电压即误差电压，对逆变器进行补偿，相比于现有技术中根据反馈电流确定误差电压的方法，电流指令谐波含量更小，因此在电流过零处的误差电压更容易判断，更加精确的补偿永磁同步电机的驱动系统。同时，由于电流指令不存在幅值衰减和相位滞后，因此不需要添加任何幅值和相位补偿，使得对永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿更简便。
65.可选地，误差电压指令数据表根据以下方式获取，在向电流环的d轴输入斜坡电流指令的情况下，辨识永磁同步电机的定子电阻；获取斜坡电流指令对应的输入电压指令；根据定子电阻获取永磁同步电机的反馈电压；根据输入电压指令和反馈电压获取耦合误差电压；根据斜坡电流指令和耦合误差电压获取单相误差电压；将单相误差电压和斜坡电流指令的映射关系分别作为误差电压指令和第二电流指令存入误差电压指令数据表。
66.可选地，耦合误差电压含有两相逆变器非线性因素。
67.可选地，定子电阻根据以下方式获取：在电机静止状态下，施加一初始值为0且逐渐递增的d轴电压指令，利用斜坡注入过程中的d轴电压指令与d轴电流反馈信息进行定子电阻辨识；
68.可选地，误差电压指令数据表根据以下方式获取：在电机静止状态下，施加一初始值为0且逐渐递增的d轴电流指令，获取斜坡d轴电流指令对应的d轴电压指令；根据定子电阻与反馈电流获取反馈电压；根据输入电压指令和反馈电压获取耦合误差电压；根据斜坡电流指令和耦合误差电压获取单相误差电压；将单相误差电压和斜坡电流指令的对应关系分别作为误差电压指令和第二电流指令存入误差电压指令数据表。
69.可选地，根据输入电压指令和反馈电压获取耦合误差电压，包括：将输入电压指令减去反馈电压，获得耦合误差电压。
70.可选地，根据斜坡电流指令和耦合误差电压获取单相误差电压，包括：通过计算获得单相误差电压；其中m为标幺值，m为正整数，i
base
为电流标幺基值，m为辅助变量，为向下取整符号，mi
base
为第m次向电流环d轴注入的斜坡电流指令，e(mi
base
)为第m次注入电流环d轴的斜坡电流指令对应的单相误差电压，为输入电压指令，为第m次注入电流环d轴的斜坡电流指令对应的反馈电压，为第m次注入电流环d轴的斜坡电流指令对应的耦合误差电压。
71.在一些实施例中，需要辨识定子电阻，向d轴注入电压指令，且该电压指令为从零开始的阶梯波，q轴给定电压指令为0；即注入电压指令为其中k代表第k个电流环周期，当注入d轴的电压指令使得d轴的电流达到永磁同步电机能承受的最大电流i
max
时，其中，δu
d
为电压增量，i
max
为永磁同步电机能承受的最大电流。为避免退磁现象发生，仅注入正向d轴电压指令以激励d轴电流，且该指令为给定为从零开始的阶梯波，对于阻抗参数未知的永磁同步电机，能够避免电压过大产生过流。
72.可选地，在同步旋转轴系下，通过计算获得永磁同步电机d轴的输入电压指令；其中，为永磁同步电机d轴电压指令，为永磁同步电机的定子电阻辨识结果，i
′
d
为d轴电流反馈，l
d
为d轴电感，l
q
为q轴电感，ω
e
为电角速度(单位rad/s)，i
′
q
为q轴电流反馈。
73.在一些实施例中，若仅注入d轴电压指令并保证q轴电压指令为0，当反馈电角度为真实转子角位置时，转子会固定在当前位置并处于静止，此时q轴的反电动势l
q
ω
e
i
′
q
为0；由于电压缓慢变化，上的压降近似忽略，则确定为0，由于逆变器非线性带来的影响产生误差电压；在这一过程中，d轴电压指令、定子电阻上的压降与由逆变器非线性导致的误差电压δu
error
间的关系可表示为当电流i
′
d
小于预设阈值时，逆变器非线性影响产生的误差电压δu
error
随电流i
′
d
增大而增大；当电流i
′
d
大于或等于预设阈值时，该逆变器非线性影响产生的误差电压δu
error
为恒定值；采用线性拟合辨识定子电阻，即注入电压激励过程中，待辨识定子电阻上的电压降落与d轴电压和d轴电流应满足通过计算式
可以得到式由此获得永磁同步电机的定子电阻辨识结果其中，j≤n，j和n均为正整数，i
′
dj
为第j次向d轴输入电压指令时的d轴电流反馈，为注入过程中，第j个周期的d轴电压指令。
74.在一些实施例中，根据三相静止a、b、c坐标系到两相旋转d、q坐标系的变换关系，在θ
e
＝0
°
、120
°
和240
°
时，通过式可获得d，q轴的电流反馈i
′
d
和i
′
q
与a，b，c三相电流反馈的关系。例如，在电角度反馈θ
e
＝0
°
时(以下以该状态为例进行分析)，当仅给定d轴电流指令且q轴电流指令为零时，电机转子处于静止状态，反电势l
q
ω
e
i
′
q
为0。在一些实施例中，永磁同步电机三相绕组对称且星形连接，根据基尔霍夫电流定律(kcl)，永磁同步电机的三相电流满足i
′
a
＝i
′
d
＝
‑
2i
′
b
＝
‑
2i
′
c
，其中，i
′
x
(x＝a，b，c)代表x相电流反馈，i
′
d
为两相旋转坐标系中d轴电流反馈；同理，永磁同步电机的三相电压满足其中，u
′
x
(x＝a,b,c)为三相静止坐标系中x相电压，为d轴的输入电压指令。在仅向d轴输入电压指令的情况下，电机处于静止且d轴的电感压降为0，此时电机绕组可等效为纯阻性负载，该工况下电机三相绕组等效电路图如图3所示。其中，e(i
′
x
)(x＝a、b或c)分别为永磁同步电机在三相静止坐标系中a、b或c相的误差电压。在开关频率、母线电压、死区时间和所使用的功率器件确定后，a、b或c相的误差电压e(i
′
x
)为仅与相电流幅值有关的奇函数。r
xs
(x＝a,b,c)为三相静止坐标系中x相的等效电阻；考虑到电机三相对称，有列写图3虚线环路的基尔霍夫电压定律(kvl)方程，可有
75.在一些实施例中，得到定子电阻辨识结果后，根据输入电压指令和反馈电压获取耦合误差电压，包括：给定斜坡增长的d轴电流指令，并保持q轴电流指令为0。通过计算以获得含有两相逆变器非线性因素的耦合误差电压(即)；其中i
′
a
为永磁同步电机在三相静止坐标系中a相的反馈电流，为永磁同步电机在三相静止坐标系中a相的反馈电压。
76.在一些实施例中，在θ
e
＝0
°
的情况下，i
′
d
＝i
′
a
，i
′
d
为向d轴注入的斜坡电流指令对应的d轴电流，i
′
a
为三相静止坐标系中a相的电流；给定d轴的斜坡电流指令为阶梯波，
且给定q轴电流指令为0，即，斜坡电流指令为其中，δi
′
d
为斜坡电流指令增量，可选地，斜坡电流指令增量δi
′
d
为电流标幺基值i
base
，这样能够获得最小可控电流对应的误差电压；k≥0，且k为整数；可选地，可选地，令k与(k+1)时刻间隔为20个电流环控制周期，这样能够保证每次输入的斜坡电流指令后获得的电流反馈均达到绝对稳态。
77.可选地，由于为随i
′
a
单调递增的奇函数，因此必通过i
′
a
＝0，e(0)＝0点；通过线性插值迭代法，得到
78.可选地，通过计算获得第m次注入d轴的斜坡电流指令对应a相的误差电压；其中，e(mi
base
)为第m次注入d轴的斜坡电流指令对应a相的误差电压，即e(i
′
a
)，mi
base
为第m次向d轴注入的斜坡电流指令，即为第m次注入d轴的斜坡电流指令对应a相的耦合误差电压，i
base
为斜坡电流指令的标幺基值，m为标幺值，m为正整数，m为辅助变量，可选地，为向下取整符号，可选地，由于i
base
极小(一般仅为10ma左右)，可认为e(i
base
)＝0，在mi
base
<i
max
的情况下，取m＝m+1，获取不同a相电流幅值对应的a相误差电压e(i
′
a
),直到mi
base
的值大于或等于永磁同步电机能承受的最大电流值i
max
，结束计算，获得a相误差电压e(i
′
a
)与不同i
′
a
的映射关系。
79.对于永磁同步电机的驱动系统，可认为永磁同步电机和逆变器均三相对称，因此e(i
′
a
)＝e(i
′
b
)＝e(i
′
c
)；将a相误差电压e(i
′
a
)和斜坡电流指令mi
base
的映射关系分别作为误差电压指令和第二电流指令存入误差电压指令数据表。
80.现有逆变器非线性补偿策略，大多均无法精确补偿不同工况下所需的误差电压，这一现象导致部分算法在有些工况下补偿效果欠佳。其根本原因是由于现有技术无法精获得单相逆变器非线性误差电压e(i
′
x
)，而本技术实施例通过迭代线性插值计算，可求解单相误差电压与相电流之间的精确映射关系，使逆变器非线性精确补偿成为可能。此外，相比于电流反馈，电流指令的谐波含量更小，且不存在幅值衰减和相位滞后，因此本公开实施例采用相电流指令代替相电流反馈确定误差电压，可进一步优化逆变器非线性补偿效果。
81.结合图2(b)所示，本公开实施例提供一种用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法，包括：
82.步骤s201，在电机静止状态下，给定d轴的斜坡电流指令为阶梯波，且给定q轴电流指令为0，即，给定斜坡电流指令为
83.步骤s202，通过计算获得耦合误差电压和电流之间的关
系。
84.步骤s203，通过计算获得a相误差电压e(i
′
a
)和斜坡电流指令mi
base
之间的映射关系；并将a相误差电压e(i
′
a
)和斜坡电流指令mi
base
的映射关系分别作为误差电压指令和第二电流指令存入误差电压指令数据表。
85.步骤s204，在电机运行过程中，获取输入电流环的第一电流指令，对第一电流指令进行坐标转换，得到三相静止坐标系中各相对应的第二电流指令；在误差电压指令数据表中匹配出各第二电流指令分别对应的误差电压指令；根据各第二电流指令分别对应的误差电压指令获取在两相静止坐标系下的误差电压指令，将两相静止坐标系下的误差电压指令确定为待补偿电压指令；获取第一电流指令对应的初始电压指令，将初始电压指令进行坐标变换，获得变换后的电压指令；将待补偿电压指令和变换后的电压指令进行叠加，获得补偿控制电压指令；对补偿控制电压指令进行svpwm空间矢量脉宽调制，生成脉冲调制信号；并根据脉冲调制信号进行逆变器非线性补偿。
86.在一些实施例中，对本公开实施例提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法进行验证，如表1所示，表1为永磁同步电机及逆变器所用功率器件的部分参数信息的示例表:
[0087][0088]
表1
[0089]
在仅施加d轴电压指令，q轴电压指令给定为0的情况下，辨识永磁同步电机定子电阻；图4为辨识永磁同步电机定子电阻的实验结果的示意图，图4中为向永磁同步电机的d轴输入电压指令，图4中为定子电阻辨识结果，图4中i
′
d
代表d轴电流反馈；在初始阶段，即在电流i
′
d
小于预设阈值的情况下，激励电流i
′
d
随电压指令线性上升变化缓慢，该现象是由死区等非线性因素导致的。由于采用线性拟合辨识定子电阻因此需在激励电流i
′
d
随电压指令线性变化阶段完成，因此辨识定子电阻应在激励电流i
′
d
在大于或等于被测电机额定电流70％的情况下进行。图4中定子电阻辨识结果与离线测量相电阻(1.05ω)相比，辨识误差为2.9％。考虑到电机动力线阻抗与igbt通态电阻等均计入辨识结果。因误差量级很小，所以将该辨识结果用于后续误差电压计算。
[0090]
在向d轴注入斜坡电流指令的情况下，图5为d轴电流指令与d轴电压指令的对应关系示意图；为了获得被测永磁同步电机在全部工况下对应的误差电压，注入电流指令上限i
max
＝19.1a。图6(a)与图6(b)为在图5过程中使用不同方法确定的单相逆变器非线性误差电压与相电流关系的波形图，图6(a)中e’(i
x
)为根据传统查表法确定的单相误差电压与相电流关系的波形图，e’(i
x
)通过计算获得；图6(b)中e(i
x
)为根据本公开实施例方法确定的单相误差电压与相电流关系的波形图。
[0091]
在一些实施例中，为直观展示采用电流指令代替反馈电流确定误差电压进行补偿的优势，在被测电机的转速300r/min，带载1nm，图7(a)为未进行逆变器非线性补偿情况下的a相电流随时间t的波形示意图；图7(b)为未进行逆变器非线性补偿情况下thd(总谐波失真)分析结果示意图。图8(a)为通过反馈电流确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿情况下的a相电流波形，图8(b)为通过反馈电流确定误差电压进行逆变器非线性补偿情况下的thd(总谐波失真)分析结果。图9(a)为未进行逆变器非线性补偿情况下的电流波形，图9(a)中i
a1
为未进行逆变器非线性补偿情况下a相电流随时间t的波形，图9(a)中为未进行逆变器非线性补偿情况下，输入a相电流指令随时间t的波形；图9(b)为未进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流指令与a相电流反馈i
a1
之间的误差电流波形图。图10(a)为通过电流指令确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿的情况下的a相电流i
a
随时间t的波形图，图10(b)为通过电流指令确定误差电压，并进行逆变器非线性补偿情况下的thd(总谐波失真)分析结果示意图。
[0092]
通过图9(a)、图9(b)可知，相较于相电流反馈，电流指令不存在相位滞后和明显幅值衰减，即电流指令可替代反馈电流确定误差电压进行补偿，此外，通过图8(a)、图8(b)与图10(a)、图10(b)可知，相较于采用电流反馈确定误差电压的逆变器非线性补偿方法，采用相电流指令确定误差电压可实现更为理想的补偿效果，电流谐波抑制更明显。
[0093]
为验证所提逆变器非线性补偿策略的性能，将不同工况下的补偿效果与现有两种
逆变器非线性补偿方法(1.传统查表法与2.方波补偿法)的补偿效果进行对比。对比结果如图8(a)
‑
图13(d)所示。
[0094]
在一些实施例中，在被测电机的转速为300r/min，带载2nm，图11(a)为未进行逆变器非线性补偿情况下的预设时间段内的波形图，图11(a)中i
a11
为未进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图11(a)中i
d11
为未进行逆变器非线性补偿情况下的d轴电流随时间t的波形、图11(a)中i
q11
为未进行逆变器非线性补偿情况下的q轴电流随时间t的波形、图11(a)中u
11
为未进行逆变器非线性补偿情况下的补偿电压随时间t的波形；图11(b)为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下的预设时间段内的波形图，图11(b)中i
a12
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图11(b)中i
d12
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，d轴电流随时间t的波形、图11(b)中i
q12
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，q轴电流随时间t的波形、图11(b)中u
12
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，补偿电压随时间t的波形；图11(c)为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下的预设时间段内的波形图，图11(c)中i
a13
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图11(c)中i
d13
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，d轴电流随时间t的波形、图11(c)中i
q13
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，q轴电流随时间t的波形、图11(c)中u
13
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，补偿电压随时间t的波形；图11(d)为采用本公开实施例方法进行逆变器非线性补偿的情况下的预设时间段内的波形图，图11(d)中i
a14
为通过本公开实施例方法进行逆变器非线性补偿情况下的a相电流随时间t的波形、图11(d)中i
d14
为通过本公开实施例方法进行逆变器非线性补偿情况下的d轴电流随时间t的波形、图11(d)中i
q14
为通过本公开实施例方法进行逆变器非线性补偿情况下的q轴电流随时间t的波形、图11(d)中u
14
为通过本公开实施例方法进行逆变器非线性补偿情况下的补偿电压随时间t的波形。
[0095]
结合图11(a)、图11(b)、图11(c)、图11(d)所示，确定相比于其他现有补偿方法，在300r/min，带载2nm下，本公开实施例提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法的补偿效果最好，a相电流thd值(0.99％)减小为未补偿时a相电流thd值(5.43％)的18.2％。
[0096]
在一些实施例中，在被测电机的转速为300r/min，带载2nm，图12(a)为采用不同逆变器非线性补偿方法的情况下，d轴电流反馈i
d
的频谱图，其中横坐标为谐波阶次，纵坐标为d轴电流i
d
的谐波幅值；图12(a)中bc1为未进行逆变器非线性补偿时，i
d
的频谱图；图12(a)中bc2为通过传统查表法补偿逆变器非线性时，i
d
的频谱图；图12(a)中bc3为通过方波补偿逆变器非线性时，i
d
的频谱图；图12(a)中bc4为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿时，i
d
的频谱图。图12(b)为采用不同逆变器非线性补偿方法的情况下，q轴电流反馈i
q
的频谱图，其中横坐标为谐波阶次，纵坐标为q轴电流i
q
的谐波幅值；图12(b)中bc5为未进行逆变器非线性补偿时，i
q
的频谱图；图12(b)中bc6为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿时，i
q
的频谱图；图12(b)中bc7为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿时，i
q
的频谱图；图12(b)中bc8为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿时，i
q
的频谱图。
[0097]
结合图12(a)和图12(b)所示，确定本公开实施例所提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法的抑制电流谐波(6次、12次)能力在所有补偿误差电压的方
法中最佳。其对d，q轴电流的6次谐波抑制效果达补偿前的90％以上。
[0098]
在一些实施例中，在被测电机的转速为600r/min，带载1nm，图13(a)为未进行逆变器非线性补偿情况下的预设时间段内的波形图，图13(a)中i
a21
为未进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图13(a)中i
d21
为未进行逆变器非线性补偿情况下，d轴电流随时间t的波形、图13(a)中i
q21
为未进行逆变器非线性补偿情况下，q轴电流随时间t的波形、图13(a)中u
21
为未进行逆变器非线性补偿情况下，补偿电压随时间t的波形；图13(b)为采用传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下预设时间段内的波形图，图13(b)中i
a22
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图13(b)中i
d22
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，d轴电流随时间t的波形、图13(b)中i
q22
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，q轴电流随时间t的波形、图13(b)中u
22
为通过传统查表法进行逆变器非线性补偿情况下，补偿电压随时间t的波形；图13(c)为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下预设时间段内的波形图，图13(c)中i
a23
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图13(c)中i
d23
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，d轴电流随时间t的波形、图13(c)中i
q23
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，q轴电流随时间t的波形、图13(c)中u
23
为通过方波补偿法进行逆变器非线性补偿情况下，补偿电压随时间t的波形；图13(d)为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下的预设时间段内的波形图，图13(d)中i
a24
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形、图13(d)中i
d24
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下的d轴电流随时间t的波形、图13(d)中i
q24
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下的q轴电流随时间t的波形、图13(d)中u
24
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下的补偿电压随时间t的波形。
[0099]
结合图11(a)、图11(b)、图11(c)、图11(d)与13(a)、图13(b)、图13(c)、图13(d)，确定在不同工况下，采用本技术提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法具有最优的电流谐波抑制的效果。
[0100]
在一些实施例中，为进一步验证本算法在暂态下的性能，在给定速度阶跃指令为0
–
1000r/min，图14(a)为未进行逆变器非线性补偿情况下的电流波形图，图14(a)中i
d2
为未进行逆变器非线性补偿情况下，d轴电流反馈随时间t的波形，i
q2
为未进行逆变器非线性补偿情况下，q轴电流反馈随时间t的波形，i
a2
为未进行逆变器非线性补偿情况下，a相电流随时间t的波形；图14(b)为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下的电流波形图，其中图14(b)中i
a3
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下a相电流随时间t的波形、图14(b)中i
d3
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下d轴电流随时间t的波形、图14(b)中i
q3
为通过本技术提供的方法进行逆变器非线性补偿情况下q轴电流随时间t的波形。
[0101]
结合如图14(a)和图14(b)所示，确定本技术所提供的用于永磁同步电机驱动系统的逆变器非线性补偿方法在不同转速和不同相电流幅值下的有效性。与未补偿时电流波形相比，采用本技术所提供的方法补偿后的相电流波形正弦度得到大幅提升，d轴电流谐波得到有效抑制。
[0102]
以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践
它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
[0103]
本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0104]
本文所披露的实施例中，所揭露的方法(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0105]
附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可
以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。