一种基于电压切割法的低开关损耗开绕组永磁同步电机系统控制方法

摘要

本发明公开了一种基于电压切割法的低开关损耗开绕组永磁同步电机系统控制方法，该方法组合应用电压切割法和最佳零矢量选择法，在有限电源条件下通过单个有效电压矢量和零矢量结合方式控制主逆变器输出电压矢量，准确输出系统所需有功功率的同时降低了开关损耗，保持电容电压稳定；相比SVPWM开关损耗降低至原来的1/3，较大程度地提高了系统效率。同时，本发明控制调节逆变器在提供无功的同时还起到补偿主逆变器低开关频率引起的谐波的作用，实现了开绕组电机的高效高性能控制。

主权项

一种基于电压切割法的低开关损耗开绕组永磁同步电机系统控制方法，包括如下步骤：(1)采集系统中主逆变器的直流母线电压V_dc、调节逆变器的直流母线电压V_cap、电机的三相定子电流i_a～i_c和转子位置角θ_r，进而计算出电机的转速ω；(2)利用转子位置角θ_r对三相定子电流i_a～i_c进行Park变换，得到d‑q旋转坐标系下的定子电流矢量I_dq，并计算定子电流矢量I_dq相对于d轴的夹角β；对三相定子电流i_a～i_c进行Clark变换，得到α‑β静止坐标系下的定子电流矢量I_αβ，并计算定子电流矢量I_αβ相对于α轴的夹角θ_i；(3)根据给定的电机转速ω^*和实际的电机转速ω，确定电机对应d轴和q轴的电流参考量i_d^*和i_q^*；(4)根据定子电流矢量I_dq以及电流参考量i_d^*和i_q^*，确定电机对应d轴和q轴的电压参考量V_d^*和V_q^*，进而利用夹角β对电压参考量V_d^*和V_q^*进行坐标变换，得到电机的有功电压参考量V_active^*和无功电压参考量V_reactive^*；(5)使给定的电容电压参考量V_cap^*减去直流母线电压V_cap，进而对相减结果进行PI调节从得到电容充电电压参考量V_CIactive^*；(6)根据有功电压参考量V_active^*、电容充电电压参考量V_CIactive^*和夹角θ_i，利用电压切割法确定主逆变器的有效电压矢量及其作用时间T_x以及主逆变器的输出电压矢量V_MIαβ；(7)利用有效电压矢量的作用时间T_x通过最佳零矢量选择算法，确定主逆变器的三相开关信号S_1a～S_1c；(8)根据有功电压参考量V_active^*、无功电压参考量V_reactive^*、电容充电电压参考量V_CIactive^*、输出电压矢量V_MIαβ和夹角θ_i，确定调节逆变器的调制电压矢量V_CIαβ，进而通过SVPWM技术得到调节逆变器的三相开关信号S_2a～S_2c；(9)利用三相开关信号S_1a～S_1c和S_2a～S_2c经驱动后分别对主逆变器和调节逆变器中的功率开关器件进行开关控制。