專利名稱：改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流滯環(huán)控制方式，尤其涉及開關(guān)頻率有限制情況下的改進(jìn)的滯環(huán)電流 控制方法。
背景技術(shù)：
電流滯環(huán)控制是通過控制三相繞組供電電壓的轉(zhuǎn)換，來迫使實(shí)際電流跟蹤參考電流，令 實(shí)際電流波形盡量逼近給定值。這種控制方式，從理論上講可以使實(shí)際電流實(shí)時跟蹤參考電 流，因此不存在延遲或滯后的問題；且由于實(shí)施起來比較簡單，目前獲得了廣泛應(yīng)用。但是 傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制器存在開關(guān)頻率不固定、對器件的開關(guān)頻率要求較髙及輸出PWM電壓波 形不規(guī)則等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制器存在開關(guān)頻率不固定、對器件的開關(guān) 頻率要求較高及輸出P麵電壓波形不規(guī)則等問題，提供一種具有方法簡單，使用方便，能有 效提高系統(tǒng)動態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明釆用如下技術(shù)方案
一種改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法，它的方法為 (1 )按照傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制方法得到電流滯環(huán)控制器電流的誤差；
(2) 在進(jìn)行PWM調(diào)制時，用一個定時中斷子程序來不斷改變周期比較值來改變PWM 的占空比，從而實(shí)現(xiàn)不同的電壓；
(3) 將電流滯環(huán)比較的結(jié)果和PWM在每個橋臂的周期比較值進(jìn)行結(jié)合；
(4) 通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)《，滯環(huán)系數(shù)尺,按照模糊邏輯得
到，并通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)A，實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制。
所述步驟(1)中，按照傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制方法得到電流的誤差時，由A相電流參'考 值i!減去A電流實(shí)際值f。構(gòu)成電流偏差lA!'l，并將電流偏差|厶/|分成(0， h, 3h, 5h)幾個范
圍，這里h為滯環(huán)寬度，取1%的額定電流。
所述歩驟(3)中，將步驟(1)中電流偏差結(jié)果和步驟(2)中所得到的PWM的占空比
相結(jié)合時，電流偏差和周期比較值按照下面的方法來結(jié)合，如果lA/l小于A，就保持原來電壓 矢量計(jì)算的占空比數(shù)值如果lA/l大于預(yù)置的滯環(huán)寬度A，占空比數(shù)值就乘以電流滯環(huán)系數(shù)《，滯環(huán)系數(shù)《按照模糊邏輯得到，并通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)《，實(shí)現(xiàn) 滯環(huán)電流控制。
所述步驟(4)通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)過程中，滯環(huán)系數(shù)A的
確定方法為
首先，由電流偏差l刈所分成(0， h, 3h， 5h),確定電流誤差A(yù)Z。(4)的論域?yàn)?{-5h,-3h，-h，0，h，3h，5h}， A/。0t)的模糊集為{NB，NM，NS,Z，PS,PM，PB}，這里NB， NM， NS，
Z， PS, PM， PB意思分別為負(fù)的最大，負(fù)的中等，負(fù)的最小，零，正的最小，正的中等，正 的最大；
其次，參考電流'的論域?yàn)閧-1，1};,《的模糊集為{NB，NM,NS,Z,PS，PM,PB}，這里
NB, NM， NS， Z， PS, PM， PB意思分別為負(fù)的最大，負(fù)的中等，負(fù)的最小，零，正的最 小，正的中等，正的最大；
再次，滯環(huán)系數(shù)^的模糊集為:fN，Ph這里N， P意思為負(fù)，正；K,的論域?yàn)?br> {0.5,0.7,0.9，1，1.1，1.3，1.5};
第四，根據(jù)電流誤差A(yù)/。(it)、參考電流《及滯環(huán)系數(shù)&的模糊集及其論域確定模糊變量
的隸屬度，來確定論域內(nèi)元素對模糊語言變量的隸屬度；
第五，根據(jù)上述的各個變量的隸屬度，建立模糊規(guī)則表
^控制規(guī)則
尺,
NBNMNSZEPSPMPB
廣 pPBPMPSZENSNMNB
NNBNMNSZEPSPMPB
第六，根據(jù)第五所確定的模糊規(guī)則表，得到如下的電流控制器的控制邏輯:
1) 對于《>0，如果A/。(Jt)〉5/j，則《=0.5;
2) 對于/:<0，如果A/。(A:)〉5A，則《=1.5:
然后第五步，第四步所得到的滯環(huán)系數(shù)&與第二步得到周期比較值的乘積形成新的 PWM的占空比，這樣就實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法。
由于傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制器一支逆變器臂的控制原理是由A相電流參考值減去A相電流
實(shí)際值i:構(gòu)成電流偏差lAf如果lA/l大于預(yù)置的滯環(huán)寬度Zi，這只臂就根據(jù)電流相位情況正
向(或反相)導(dǎo)通；如果lA!1〈A,這只臂就關(guān)斷。由于比較后的開關(guān)信號直接控制功率管的導(dǎo)
通，逆變器的開關(guān)頻率不受程序控制。
本發(fā)明的電流控制器對上述傳統(tǒng)電流滯環(huán)控制方法進(jìn)行改進(jìn)，在程序?qū)崿F(xiàn)PWM調(diào)制時， 一般是用一個中斷子程序來不斷改變周期比較值來改變PWM的占空比，從而實(shí)現(xiàn)不同的電 壓。將電流滯環(huán)比較的結(jié)果和PWM在每個橋臂的周期比較值結(jié)合起來，通過模糊邏輯控制
策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)《，從而達(dá)到實(shí)時控制電流，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。


圖1為現(xiàn)有逆變器一支臂控制的滯環(huán)控制器控制示意圖； 圖2為本發(fā)明AZ。0fc)的隸屬度；
圖3為本發(fā)明/:的隸屬度；
圖4為本發(fā)明《,的隸屬度。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1給出傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制器一支逆變器臂的控制原理。由A相電流參考值/:減去A相
電流實(shí)際值f。構(gòu)成電流偏差lAf如果lA/l大于預(yù)置的滯環(huán)寬度A，這只臂就根據(jù)電流相位情
況正向(或反相)導(dǎo)通，PWM占空比相當(dāng)于100%;如果lA/卜A,這只臂就關(guān)斷，PWM占空
比相當(dāng)于0。由于比較后的開關(guān)信號直接控制功率管的導(dǎo)通，逆變器的開關(guān)頻率不受程序控 制。
本發(fā)明的電流控制器對上述傳統(tǒng)電流滯環(huán)控制方法進(jìn)行改進(jìn)
第一步，首先按照傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制方法得到電流的誤差，由A相電流參考值O減去 A電流實(shí)際值/。構(gòu)成電流偏差lA/1，并將電流偏差l刈分成(0， h， 3h， 5h)幾個范圍，這里 h取1%的額定電流。
第二歩，在單片機(jī)或數(shù)字信號處理器(DSP)程序?qū)崿F(xiàn)PWM調(diào)制時，用一個定時中斷 子程序來不斷改變周期比較值來改變PWM的占空比，從而實(shí)現(xiàn)不同的電壓。
第三步，將第一步中的電流滯環(huán)比較的結(jié)果和第二步所得的每個橋臂的周期比較值結(jié)合 起來。電流偏差和周期比較值按照下面的方法來結(jié)合，如果lAz'l小于/i,這只臂就保持原來電壓
矢量計(jì)算的占空比數(shù)值；如果lA,1大于預(yù)置的滯環(huán)寬度Zi，這只臂上的占空比數(shù)值就乘以電流
滯環(huán)系數(shù)A,滯環(huán)系數(shù)&按照模糊邏輯得到，并通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)
系數(shù)&。
模糊邏輯的實(shí)現(xiàn)順序如下-
輸入由電流偏差lAZl、參考電流i:構(gòu)成，通過模糊邏輯規(guī)則得到輸出滯環(huán)系數(shù)尺,。圖2、 圖3、圖4為上述變量的隸屬度。
首先，由電流偏差lAi'l所分成(0， h, 3h, 5h),確定電流誤差A(yù)/。("的論域?yàn)?br> {-5h，-3h，-h，0，h,3h，5h}， A/。(;t)的模糊集為{NB，NM，NS，Z,PS，PM，PB}，這里NB， NM, NS,
Z, PS, PM, PB意思分別為負(fù)的最大，負(fù)的中等，負(fù)的最小，零，正的最小，正的中等，正 的最大。電流誤差A(yù)f。(/fc)的論域和模糊集的關(guān)系如圖2)所示。
其次，參考電流/:的論域?yàn)閧-1,1};, !:的模糊集為(NB，NM,NS，Z，PS，PM，PB),這里 NB， NM, NS， Z， PS, PM, PB意思分別為負(fù)的最大，負(fù)的中等，負(fù)的最小，零，正的最 小，正的中等，正的最大。參考電流,'。'的論域和模糊集的關(guān)系如圖3)所示。
再次，滯環(huán)系數(shù)^的模糊集為(N，Pl，這里N, P意思為負(fù)，正；^的論域?yàn)?br> {0.5,0.7,0.9，1，1.1，1.3，1.5}。滯環(huán)系數(shù)尺,.的論域和模糊集的關(guān)系如圖4)所示.
第四，根據(jù)電流誤差A(yù)i。()t)、參考電流《及滯環(huán)系數(shù)尺,的模糊集及其論域確定模糊變量
的隸屬度，來確定論域內(nèi)元素對模糊語言變量的隸屬度。
第五，根據(jù)上述的各個變量的隸屬度，建立如表1所示的模糊規(guī)則表。
表l J^控制規(guī)則
夂,
NBNMNSZEPSPMPB
PBPMPSZENSNMNB
NNBNMNSZEPSPMPB
第六，根據(jù)第五所確定的模糊規(guī)則表，得到如下的電流控制器的控制邏輯:
1) 對于>0，如果Ai'。(;t) >5/;,則& =0.5;
2) 對于《<0,如果Af。(Jt)〉5Zi，則& = 1.5。
第五步，第四步所得到的滯環(huán)系數(shù)Ji:,與第二步得到周期比較值的乘積形成新的PWM的
占空比。這樣就實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法。
通過實(shí)際的應(yīng)用證明上述改進(jìn)的電流控制的電壓源脈寬調(diào)制逆變器能夠明顯提高驅(qū)動系 統(tǒng)的性能，由于電流控制器將滯環(huán)電流控制和脈寬調(diào)制結(jié)合起來，克服電流滯環(huán)控制器開關(guān) 頻率不固定、輸出PWM電壓波形不規(guī)則的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法，其特征是，它的方法為(1)按照傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制方法得到電流滯環(huán)控制器電流的誤差；(2)在進(jìn)行PWM調(diào)制時，用一個定時中斷子程序來不斷改變周期比較值來改變PWM的占空比，從而實(shí)現(xiàn)不同的電壓；(3)將電流滯環(huán)比較的結(jié)果和PWM在每個橋臂的周期比較值進(jìn)行結(jié)合；(4)通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)Ki，滯環(huán)系數(shù)Ki按照模糊邏輯得到，并通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)Ki，實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法，其特征是，所述步驟(1)中，按照傳 統(tǒng)的電流滯環(huán)控制方法得到電流的誤差時，由A相電流參考值《減去A電流實(shí)際值^構(gòu)成電流偏差lA/1，并將電流偏差lAz'l分成(0， h, 3h, 5h)幾個范圍，這里h為滯環(huán)寬度，取1%的額定電流。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法，其特征是，所述步驟(3)中，將 步驟(1)中電流偏差結(jié)果和步驟(2)中所得到的PWM的占空比相結(jié)合時，電流偏差和周 期比較值按照下面的方法來結(jié)合，如果lA!1小于/j,就保持原來計(jì)算的占空比數(shù)值；如果|刈大于預(yù)置的滯環(huán)寬度A，占空比數(shù)值就乘以電流滯環(huán)系數(shù)《。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法，其特征是，所述步驟(4)通過模 糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)過程中，滯環(huán)系數(shù)《的確定方法為首先，由電流偏差|//|所分成(0， h, 3h， 5h)，確定電流誤差A(yù)/。(A)的論域?yàn)閧-5h,-3h，-h，0,h,3h，5h}， A/。("的模糊集為{NB，NM，NS,Z,PS，PM，PB}，這里NB， NM， NS,Z, PS， PM, PB意思分別為負(fù)的最大，負(fù)的中等，負(fù)的最小，零，正的最小，正的中等，正 的最大；其次，參考電流《的論域?yàn)閒u};， ！的模糊集為{NB,NM,NS,Z,PS,PM，PB}，這里NB， NM， NS, Z， PS， PM， PB意思分別為負(fù)的最大，負(fù)的中等，負(fù)的最小，零，正的最 小，正的中等，正的最大；再次，滯環(huán)系數(shù)《,的模糊集為(N，P)，這里N， P意思為負(fù)，正；尺,.的論域?yàn)?{0.5,0.7,0.9,1,1.1,1.3,1.5}; 第四，根據(jù)電流誤差A(yù)/。(jt)、參考電流《及滯環(huán)系數(shù)&的模糊集及其論域確定模糊變量的隸屬度，來確定論域內(nèi)元素對模糊語言變量的隸屬度；第五，根據(jù)上述的各個變量的隸屬度，建立模糊規(guī)則表尺,控制規(guī)則NBNMNSZEPSPMPBPBPMPSZENSNMNBNNB醒NSZEPSPMPB第六，根據(jù)第五所確定的模糊規(guī)則表，得到如下的電流控制器的控制邏輯-1) 對于《〉0，如果Af。(A)〉5/j,則&=0.5;2) 對于/:<0,如果A/。(Jt)〉5A，則尺,.=1.5;然后第五步，第四步所得到的滯環(huán)系數(shù)&與第二步得到周期比較值的乘積形成新的PWM的 占空比，這樣就實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的滯環(huán)電流控制方法。它解決了目前傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制器存在開關(guān)頻率不固定、對器件的開關(guān)頻率要求較高及輸出PWM電壓波形不規(guī)則等問題，具有方法簡單，使用方便，能有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)。其方法為(1)按照傳統(tǒng)的電流滯環(huán)控制方法得到電流滯環(huán)控制器電流的誤差；(2)在進(jìn)行PWM調(diào)制時，用一個定時中斷子程序來不斷改變周期比較值來改變PWM的占空比，從而實(shí)現(xiàn)不同的電壓；(3)將電流滯環(huán)比較的結(jié)果和PWM在每個橋臂的周期比較值進(jìn)行結(jié)合；(4)通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)K_i，滯環(huán)系數(shù)K_i按照模糊邏輯得到，并通過模糊邏輯控制策略來實(shí)時改變電流滯環(huán)系數(shù)K_i，實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制。
文檔編號H02M1/08GK101355318SQ20081013941
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者任蘭杰, 周廣旭, 王繼祥 申請人:山東省科學(xué)院自動化研究所