永磁同步电机死区补偿方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机死区补偿方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、永磁同步电机是以永磁体提供励磁的电机，其结构简单，效率高，噪声小，因此广泛的应用于新能源汽车、机器人、家用电器等领域。

2、永磁同步电机由定子、转子等部件构成，控制永磁同步电机工作时首先需要利用逆变器将直流电能转化为交流电。

3、为了输出理想的电流波形，需要通过pwm(pulse width modulation，pwm，脉冲宽度调制)电流/电压控制逆变器的开关器件(也称功率管、开关管、功率开关管等)在较高的开关频率下开启和/或关闭。在理想情况下，逆变器中同一相的上、下桥臂的两个开关管工作于互补状态，但实际应用中，由于电荷存储效应的存在，开关管的开关存在一定延迟，特别是关断时长比导通时长要长，因此在同一桥臂的两个开关管的换向过程中，可能一个开关管已经导通而另一个开关管还未关闭，从而导致两个开关管因为直通而损坏。

4、为了防止两个开关管损坏，需要在两个开关管的开通与关断时刻之间加入一定死区时间。死区时间和开关管本身的非线性特性称为死区效应。开关管关断一次开通一次称为一个周期，单个周期的死区效应引起的输出电压误差很小，但是由于开关管的开关频率较高，死区效应引起的叠加不可忽视。死区效应会产生定子电流畸变和转矩脉动，引起电机噪声、输出偏差等问题，因此需要对死区效应进行补偿。

5、现有技术中对死区效应进行补偿的方法通常有固定补偿法、基于观测器的补偿法等。前者实现简单但是补偿值固定，可能导致过补偿或者欠补偿，使得补偿效果不佳。后者能够实时估计死区效应实现较为精确的补偿，但是对观测器的要求较高，而观测器容易受到噪声和干扰的影响，导致该方法成本高、稳定性较差。

6、可见，现有技术中的死区补偿方法都不完善。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机死区补偿方法、装置、设备及存储介质。

2、第一方面，本发明提供了一种永磁同步电机死区补偿方法，所述方法包括：

3、获取所述永磁同步电机的当前采样时刻三相定子电流对应的当前采样时刻d轴电流和当前采样时刻q轴电流，其中所述d轴和所述q轴为dq坐标系下的坐标轴，所述当前采样时刻d轴电流为所述当前采样时刻三相定子电流在所述d轴的分量，所述当前采样时刻q轴电流为所述当前采样时刻三相定子电流在所述q轴的分量；

4、分别对所述当前采样时刻d轴电流和所述当前采样时刻q轴电流进行低通滤波，得到当前采样时刻滤波后d轴电流和当前采样时刻滤波后q轴电流；

5、根据当前采样时刻三相电流矢量的矢量角度、所述当前采样时刻滤波后d轴电流和所述当前采样时刻滤波后q轴电流，获取所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角；

6、根据所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，获取所述当前采样时刻三相电流矢量在αβ坐标系下的当前采样时刻角度θ；

7、根据所述当前采样时刻角度θ，获取所述当前采样时刻三相定子电流的极性；

8、根据当前采样时刻补偿前电压值、当前采样时刻补偿前pwm占空比、当前采样时刻补偿pwm占空比和所述当前采样时刻三相定子电流的极性，获取当前采样时刻补偿电压值。

9、可选的，所述分别对所述当前采样时刻d轴电流和所述当前采样时刻q轴电流进行低通滤波，得到当前采样时刻滤波后d轴电流和当前采样时刻滤波后q轴电流，包括：

10、获取d轴低通滤波器的d轴滤波系数；

11、获取所述d轴低通滤波器输出的上一采样时刻滤波后d轴电流；

12、根据所述上一采样时刻滤波后d轴电流、所述当前采样时刻d轴电流和所述d轴滤波系数，得到所述d轴低通滤波器输出的所述当前采样时刻滤波后d轴电流；

13、获取q轴低通滤波器的q轴滤波系数；

14、获取所述q轴低通滤波器输出的上一采样时刻滤波后q轴电流；

15、根据所述上一采样时刻滤波后q轴电流、所述当前采样时刻q轴电流和所述q轴滤波系数，得到所述q轴低通滤波器输出的所述当前采样时刻滤波后q轴电流。

16、可选的，所述根据所述上一采样时刻滤波后d轴电流、所述当前采样时刻d轴电流和所述d轴滤波系数，得到所述d轴低通滤波器输出的所述当前采样时刻滤波后d轴电流，包括：

17、根据第一公式计算所述当前采样时刻滤波后d轴电流，所述第一公式为：

18、yd(n)＝αd*xd(n)+(1-od)*yd(n-1)

19、其中，yd(n)为所述当前采样时刻滤波后d轴电流，xd(n)为所述当前采样时刻d轴电流，yd(n-1)为所述上一采样时刻滤波后d轴电流，αd为所述d轴滤波系数；

20、根据第二公式计算所述当前采样时刻滤波后d轴电流，所述第二公式为：

21、yq(n)＝αq*xq(n)+(1-αq)*yq(n-1)

22、其中，yq(n)为所述当前采样时刻滤波后q轴电流，xq(n)为所述当前采样时刻q轴电流，yq(n-1)为所述上一采样时刻滤波后q轴电流，αq为所述q轴滤波系数。

23、可选的，在所述根据当前采样时刻三相电流矢量的矢量角度、所述当前采样时刻滤波后d轴电流和所述当前采样时刻滤波后q轴电流，获取所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角之前，所述方法还包括：

24、获取所述当前采样时刻三相电流矢量，

25、其中，所述当前采样时刻三相电流矢量的矢量值为所述当前采样时刻三相定子电流的值，所述当前采样时刻三相电流矢量的矢量角度为所述永磁同步电机的当前采样时刻转子角度。

26、可选的，所述根据当前采样时刻三相电流矢量的矢量角度、所述当前采样时刻滤波后d轴电流和所述当前采样时刻滤波后q轴电流，获取所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，包括：

27、根据第三公式计算所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，所述第三公式为：

28、ψ＝arctan(id/iq)

29、其中，ψ为所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，id为所述当前采样时刻滤波后d轴电流，iq为所述当前采样时刻滤波后q轴电流。

30、可选的，所述根据所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，获取所述当前采样时刻三相电流矢量在αβ坐标系下的当前采样时刻角度θ，包括：

31、根据第四公式计算所述当前采样时刻三相电流矢量在所述αβ坐标系下的当前采样时刻角度θ，所述第四公式为：

32、θ＝ψ+ω

33、其中，ψ为所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，ω为所述永磁同步电机的当前采样时刻转子角度。

34、可选的，所述根据所述当前采样时刻角度θ，获取所述当前采样时刻三相定子电流的极性，包括：

35、获取角度及极性对应关系；

36、根据所述当前采样时刻角度θ，以及所述角度及极性对应关系，获取所述当前采样时刻三相定子电流的极性；

37、所述角度及极性对应关系为：

38、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为正、正、负；

39、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为负、正、负；

40、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为负、正、正；

41、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为负、负、正；

42、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为正、负、正；

43、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为正、负、负；

44、若所述当前采样时刻三相定子电流的极性分别为正、负、负。

45、可选的，所述当前采样时刻三相电流包括ia、ib和ic，所述当前采样时刻补偿电压值包括：ia对应的δua、ib对应的δub和ic对应的δuc，

46、所述根据当前采样时刻补偿前电压值、当前采样时刻补偿前pwm占空比、当前采样时刻补偿pwm占空比和所述当前采样时刻三相定子电流的极性，获取当前采样时刻补偿电压值，包括：

47、根据第五公式，计算所述当前采样时刻补偿电压值，所述第五公式为：

48、

49、

50、

51、其中，udca为ia对应的所述当前采样时刻补偿前电压值，tpwma为ia对应的所述当前采样时刻补偿前pwm占空比，td为所述当前采样时刻补偿pwm占空比，sign(ia)用于表征ia的极性，ia的极性为正时，ia>0，sign(ia)>0，ia的极性为负时，ia<0，sign(ia)<0；

52、udcb为ib对应的所述当前采样时刻补偿前电压值，tpwmb为ib对应的所述当前采样时刻补偿前pwm占空比，sign(ib)用于表征ib的极性，ib的极性为正时，ib>0时，sign(ib)>0，ib的极性为负时，ib<0，sign(ib)<0；

53、udcc为ic对应的所述当前采样时刻补偿前电压值，tpwmc为ic对应的所述当前采样时刻补偿前pwm占空比，sign(ic)用于表征ic的极性，ic的极性为正时，ic>0时，sign(ic)>0，ic的极性为负时，ic<0，sign(ic)<0。

54、可选的，所述获取当前采样时刻补偿电压值之后，所述方法还包括：

55、根据所述当前采样时刻补偿电压值，获取当前采样时刻补偿电压矢量；

56、获取所述当前采样时刻补偿电压矢量在所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿分量；

57、根据所述两个当前采样时刻补偿分量，获取在所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿控制分量。

58、可选的，所述根据所述当前采样时刻补偿电压值，获取当前采样时刻补偿电压矢量，包括：

59、根据第六公式获取所述当前采样时刻补偿电压矢量，所述第六公式为：

60、

61、u为所述当前采样时刻补偿电压矢量；

62、所述获取所述当前采样时刻补偿电压矢量在所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿分量，包括：

63、根据第七公式获取所述当前采样时刻补偿电压矢量在所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿分量，所述第七公式为：

64、

65、

66、uαp和uβp为所述当前采样时刻补偿电压矢量在所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿分量；

67、所述根据所述两个当前采样时刻补偿分量，获取在所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿控制分量，包括：

68、根据第八公式获取所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿控制分量，所述第八公式为：

69、

70、

71、和为所述αβ坐标系下的两个当前采样时刻补偿控制分量；

72、其中，ia、ib和ic为所述当前采样时刻三相电流，td为所述当前采样时刻补偿pwm占空比，tpwm1为所述当前采样时刻补偿电压矢量对应的所述当前采样时刻补偿前pwm占空比，

73、sign(ia)用于表征ia的极性，ia的极性为正时，ia>0，sign(ia)>0，ia的极性为负时，ia<0，sign(ia)<0，

74、sign(ib)用于表征ib的极性，ib的极性为正时，ib>0时，sign(ib)>0，ib的极性为负时，ib<0，sign(ib)<0，

75、sign(ic)用于表征ic的极性，ic的极性为正时，ic>0时，sign(ic)>0，ic的极性为负时，ic<0，sign(ic)<0。

76、第二方面，提供了一种永磁同步电机死区补偿装置，所述装置包括：

77、检测单元，用于获取所述永磁同步电机的当前采样时刻三相定子电流对应的当前采样时刻d轴电流和当前采样时刻q轴电流，其中所述d轴和所述q轴为dq坐标系下的坐标轴，所述当前采样时刻d轴电流为所述当前采样时刻三相定子电流在所述d轴的分量，所述当前采样时刻q轴电流为所述当前采样时刻三相定子电流在所述q轴的分量；

78、滤波单元，用于分别对所述当前采样时刻d轴电流和所述当前采样时刻q轴电流进行低通滤波，得到当前采样时刻滤波后d轴电流和当前采样时刻滤波后q轴电流；

79、角度获取单元，用于根据当前采样时刻三相电流矢量的矢量角度、所述当前采样时刻滤波后d轴电流和所述当前采样时刻滤波后q轴电流，获取所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角；

80、所述角度获取单元还用于根据所述当前采样时刻三相电流矢量与所述d轴的夹角，获取所述当前采样时刻三相电流矢量在αβ坐标系下的当前采样时刻角度θ；

81、极性获取单元，用于根据所述当前采样时刻角度θ，获取所述当前采样时刻三相定子电流的极性；

82、补偿单元，用于根据当前采样时刻补偿前电压值、当前采样时刻补偿前pwm占空比、当前采样时刻补偿pwm占空比和所述当前采样时刻三相定子电流的极性，获取当前采样时刻补偿电压值。

83、第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的方法。

84、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法。

85、本发明提供了一种永磁同步电机死区补偿方法、装置、设备及存储介质，所述方法中，检测当前采样时刻三相定子电流，获取当前采样时刻三相定子电流极性，从而获取当前采样时刻补偿电压值，可以更好的消除或减小死区效应对永磁同步电机控制精度的影响，从而提高永磁同步电机的运行稳定性和控制准确性。此外，本发明实施例的方法计算量较小，操作简单，系统消耗小，可以应用于算力不高的应用场景中，由于计算量小、采集数据简单，因此可以根据当前采样时刻的数据得到当前采样时刻的补偿电压值从而进行死区补偿，补偿延时较小，可以取得较好的补偿效果。