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专利号: 2022105844650
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种氢燃料电池空压机高精度控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S10)采集电机运行时的直流母线电压和电流信号、对应的三相电压信号、以及运行时的温度、湿度、压强、磁场强度、负载振动五个参量;

S20)根据输入的三相电压信号计算出对应的反电动势信号;

S30)根据对应的反电动势信号处理生成电机转子的位置和速度信息;

S40)根据电机本体的电阻、电感参数与传感器所测的电信号分模块计算位置补偿信号;

S50)通过在初始位置信息的基础上加入补偿信号,从而提高电机在超高速运行状态下的换相精度,保障其平稳运行;

所述步骤S40)进一步包括以下过程:

S401)根据所采集的温度、湿度、压强、磁场强度、负载振动五个参量进行实验拟合量化,最终形成一个修正增益参数K修正各模块补偿公式;

S402)根据模拟滤波环节的截止频率与电机转子工作频率的比值在引入修正增益参数K的基础上来测算滤波器延时角;

S403)根据零阶保持器作用产生的转子位置误差,同时考虑引入的修正增益参数K,对应估算出转子实际所需的电压信号;

S404)根据电机电感的特性,通过其与直流电信号的比值在引入修正增益参数K的基础上测算超前角;

在所述步骤S401)中,根据以下公式估算温度、湿度、压强三者对换相精度影响的参量α:式中,α为表征环境温度、湿度、压强对电机换相精度影响的参量,其中Kt为温度比例系数,T为热力学温度,ln()为自然对数,Kr为湿度比例系数,r为环境中的相对湿度,p为大气压强,Kp为压强比例系数;

在所述步骤S401)中,根据以下公式估算磁场强度对换相精度影响的参量β:式中,β为表征磁场强度对电机换相精度影响的参量,KB为磁场强度比例系数,B为传感器采集的磁场强度信号, 为电机本体电感值, 为电机速度估计值;

在所述步骤S401)中,根据以下公式估算负载振动对换相精度影响的参量γ:式中,γ为表征负载振动对电机换相精度影响的参量,M为传感器采集的振动信号,KM为振动比例系数, 为电机速度估计值;

在所述步骤S402)中,根据以下公式对滤波器延时补偿角进行计算,从而得出本模块所对应的位置补偿信号:式中,K是修正增益参数, 是电机转子的工作频率的估计值,fLPF是相电压采集过程中滤波环节的截止频率, 是对应的滤波器延时补偿角;

在所述步骤S403)中,根据以下公式对零阶保持器作用产生的转子位置误差进行处理,并提取出对应的补偿电压信号:式中,K是修正增益参数,Vcomp是对应的补偿电压信号值,Vo是当前状态的电压输出值,θoffset是由于零阶保持器作用产生的转子位置误差;

在所述步骤S404)中,根据以下公式计算电机电感特性对应的超前角式中,K是修正增益参数,IDC与VDC为直流母线电流值与直流母线电压值, 为电机速度估计值, 为电机本体电感值。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池空压机高精度控制方法,其特征在于,在所述步骤S401)中,根据以下公式对修正增益参数K进行测算,从而量化其对换相精度的影响:K=Aα+Bβ+Cγ

式中,K为修正增益参数,A为温度、湿度、压强三者对换相精度影响的拟合系数,α为表征环境温度、湿度、压强对电机换相精度影响的参量,B为环境磁场强度对换相精度影响的拟合系数,β为表征环境磁场强度对电机换相精度影响的参量,C为负载振动对换相精度影响的拟合系数,γ为表征负载振动对电机换相精度影响的参量。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池空压机高精度控制方法,其特征在于,所述控制方法中的主电路PWM开关频率均取80KHz,在实际运行过程中,修正增益参数K取值范围为1.1‑

1.225。