The invention discloses an instantaneous power decoupling control method for open-winding permanent magnet synchronous motor based on hybrid discontinuous PWM. The method decouples the instantaneous power required for motor operation into active power and reactive power, and is provided by the main inverter powered by power supply and the compensation inverter powered by capacitor respectively in the flying-span capacitor dual-inverters, so that the main inverter and the compensation inverters operate separately. In the state of unit power factor and reactive power compensation, the trigonometric function and inverse trigonometric function which must be used in traditional power allocation algorithm are avoided, the complexity of control method is reduced, and the operation performance of open-winding motor system is improved. Aiming at the voltage and current phase relationship of the AC side of the dual inverters, the invention also discloses a hybrid discontinuous PWM modulation strategy, which greatly reduces the switching loss of the dual inverters and improves the efficiency of the drive system of the open-winding motor.
【技术实现步骤摘要】
基于混合不连续PWM的开绕组永磁同步电机瞬时功率解耦控制方法
本专利技术属于电机控制
,具体涉及一种基于混合不连续PWM的开绕组永磁同步电机瞬时功率解耦控制方法。
技术介绍
相比感应电机,永磁同步电机效率高、高功率因数、高功率密度及宽调速范围等优点,在数控机床、电动汽车、风力发电、船舰推进及航空航天等领域中获得广泛应用。虽然永磁同步电机具有宽的调速范围,但是随着转速的升高,反电动势也逐渐增加。为了保持反电势与逆变器端电压之间的平衡,需要较高的逆变器直流母线电压。采用过调制技术可以提高直流电压利用率,但过调制会导致定子电流畸变,从而引起转矩脉动和绕组发热问题。提高逆变器直流母线电压可以克服过调制缺点从而使逆变器仍然处在线性调制范围内,但通常受限于应用场合的供电电压。在逆变器前级增加升压变换器,能够提高直流母线电压,但所用升压电感会增加驱动装置体积和重量,而且级联变换器结构也恶化了系统效率。采用阻抗源逆变器代替传统逆变器,能够实现单级升压,但阻抗源网络的高压电容同样会增加装置体积,而且其启动冲击回路也容易损坏逆变桥。此外,基于升压变换器和阻抗源网络的升压拓扑不但会导致逆变器功率器件承受高电压应力,增加桥臂故障率,而且还会增加开关损耗,降低系统效率。开绕组结构是在不改变电机本体电磁设计与机械结构的基础上,仅将电机绕组的中性点打开并串接一个逆变器,构成双逆变器供电的新型电机驱动拓扑。根据双逆变器供电方式的不同,可分为单电源共母线、双电源隔离母线和混合电源供电三种拓扑结构。单电源共母线供电方式仅需要一个直流电源,具有结构简单、成本低,但电机相绕组中存在零序回路 ...
【技术保护点】
1.一种基于混合不连续PWM的开绕组永磁同步电机瞬时功率解耦控制方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)检测开绕组电机系统中的三相定子电流ia、ib和ic、转子位置角θe,主逆变器直流母线电压Udc和补偿逆变器飞跨电容电压Ucap;(2)根据转子位置角θe对三相abc静止坐标系下的定子电流ia、ib和ic进行abc/dq坐标变换,得到两相dq旋转坐标系下的定子电流id和iq;(3)根据给定电机转速ωeref和由转子位置角θe计算所得的电机实际转速ωe,二者相减后经PI1速度控制器输出q轴给定电流iqref;d轴给定电流idref等于0;(4)将d轴给定电流idref和定子电流id相减后经PI2电流控制器输出d轴给定电压udref;将q轴给定电流iqref和定子电流iq相减后经PI3电流控制器输出q轴给定电压uqref;(5)将直流母线电压Udc和飞跨电容电压Ucap相减后经PI4电压控制器输出飞跨电容电流Icap,飞跨电容电压Ucap和电流Icap相乘后得到补偿逆变器的损耗功率Ploss2;(6)根据d轴定子电流id、q轴定子电流iq和损耗功率Ploss2,采用瞬时功率解耦控制方法计算补 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于混合不连续PWM的开绕组永磁同步电机瞬时功率解耦控制方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)检测开绕组电机系统中的三相定子电流ia、ib和ic、转子位置角θe,主逆变器直流母线电压Udc和补偿逆变器飞跨电容电压Ucap;(2)根据转子位置角θe对三相abc静止坐标系下的定子电流ia、ib和ic进行abc/dq坐标变换,得到两相dq旋转坐标系下的定子电流id和iq;(3)根据给定电机转速ωeref和由转子位置角θe计算所得的电机实际转速ωe,二者相减后经PI1速度控制器输出q轴给定电流iqref;d轴给定电流idref等于0;(4)将d轴给定电流idref和定子电流id相减后经PI2电流控制器输出d轴给定电压udref;将q轴给定电流iqref和定子电流iq相减后经PI3电流控制器输出q轴给定电压uqref;(5)将直流母线电压Udc和飞跨电容电压Ucap相减后经PI4电压控制器输出飞跨电容电流Icap,飞跨电容电压Ucap和电流Icap相乘后得到补偿逆变器的损耗功率Ploss2;(6)根据d轴定子电流id、q轴定子电流iq和损耗功率Ploss2,采用瞬时功率解耦控制方法计算补偿逆变器的d轴损耗给定电压ud2refP和q轴损耗给定电压uq2refP;(7)根据d轴给定电压udref、q轴给定电压uqref、d轴定子电流id和q轴定子电流iq,采用瞬时功率解耦控制方法计算补偿逆变器的d轴无功给定电压ud2refQ和q轴无功给定电压uq2refQ;(8)根据补偿逆变器的d轴损耗给定电压ud2refP、d轴无功给定电压ud2refQ、q轴损耗给定电压uq2refP和q轴无功给定电压uq2refQ,计算补偿逆变器的d轴给定电压ud2ref和q轴给定电压uq2ref;(9)根据d轴给定电压udref、q轴给定电压uqref、补偿逆变器的d轴给定电压ud2ref和q轴给定电压uq2ref,计算主逆变器的d轴给定电压ud1ref和q轴给定电压uq1ref;(10)根据转子位置角θe对两相dq旋转坐标系下的主逆变器给定电压ud1ref和uq1ref进行dq/abc坐标变换,得到三相abc静止坐标系下的给定电压ua1ref、ub1ref和uc1ref;根据转子位置角θe对两相dq旋转坐标系下的补偿逆变器给定电压ud2ref和uq2ref进行dq/abc坐标变换,得到三相abc静止坐标系下的给定电压ua2ref、ub2ref和uc2ref;(11)根据主逆变器三相给定电压ua1ref、ub1ref和uc1ref和补偿逆变器三相给定电压ua2ref、ub2ref和uc2ref,采用混合不连续PWM调制策略,得到主逆变器中六个IGBT的开关信号S1~S6和补偿逆变器中六个IGBT的开关信号S7~S12,开关信号S1...
【专利技术属性】
技术研发人员:许德志,赵文祥,徐亮,陈前,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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