一种共母线结构的开绕组永磁电机系统及其抑制零序电流的控制方法

摘要

本发明公开了一种共母线结构的开绕组永磁电机系统，该系统包括一台永磁同步电机、两台变流器、一直流电源即一台控制器；永磁同步电机为开绕组结构，变流器为电压源型三相全桥逆变器，两台变流器直流侧连接到同一直流电源。由于两台变流器直流侧直接相连，该结构存在三次电流回路，故本发明还公开了上述系统抑制零序电流的控制方法，其通过设计电压补偿器，对变流器电压给定进行修正，能够大幅度减小零序电流。本发明系统中两变流器共用同一直流源，结构简单，成本低，在零序电流得到良好的抑制下，运行性能和效率高。

主权项

一种共母线结构的开绕组永磁电机系统抑制零序电流的控制方法，所述的开绕组永磁电机系统包括一台开绕组永磁电机、两台变流器J1～J2、一台直流源和一控制器；所述的开绕组永磁电机的三相绕组一侧与变流器J1的交流侧对应连接，另一侧与变流器J2的交流侧对应连接；两台变流器的直流侧共同连接所述的直流源；所述的控制器用于采集三相绕组的端电压、相电流以及两台变流器直流侧公共的直流母线电压，进而根据这些信号通过控制策略构造出两组PWM信号以对两台变流器进行控制；所述的控制方法包括如下步骤：(1)采集开绕组永磁电机三相绕组的端电压、相电流以及两台变流器直流侧公共的直流母线电压，进而通过测量或估算得到电机的转速和和转子位置角；(2)利用所述的转子位置角对相电流进行dq变换，得到相电流的d轴分量和q轴分量；(3)根据所述的转速以及相电流的d轴分量和q轴分量，计算出电机的实际输出功率、有功轴电压补偿量和无功轴电压补偿量；进而根据基于无功轴电流为零的矢量控制算法计算出电机的有功轴电压指令u_q和无功轴电压指令u_d；(4)取相电流的平均值作为零序电流分量，进而根据所述的零序电流分量通过零序电压补偿算法确定电机的零轴电压指令u₀：B1.对零序电流分量进行锁相得到零序电流分量的角速度，并对该角速度进行积分得到零序电流分量的相位θ₀；B2.使sinθ₀乘以零序电流分量后经低通滤波得到零序电流的幅值I₀；进而根据以下算式计算得到电机系统零序电流回路上等效电感的零轴电压指令u_0L：$u_{0L}=(K_{pL}+\frac{K_{iL}}{S})I_0{\mathrm{cos\theta }}_0$其中：K_pL和K_iL分别为比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子；B3.对零序电流分量进行比例调节，得到电机系统零序电流回路上等效电阻的零轴电压指令u_0R；B4.使零轴电压指令u_0L和零轴电压指令u_0R相加，即得到电机的零轴电压指令u₀；(5)通过对电机的零轴电压指令u₀、有功轴电压指令u_q和无功轴电压指令u_d进行分配，得到对应两台变流器的两套电压指令；进而对这两套电压指令进行Park反变换，并通过SPWM技术构造得到两组PWM信号以分别对两台变流器进行控制。