一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置制造方法及图纸

本申请公开了一种六相交流电机的控制方法，包括：确定各套绕组d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定变流器模块的直流供电电压值；采用预设控制算法根据电流给定值和电流反馈值分别计算各套绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据电流反馈值计算包括有绕组内部解耦项和两套绕组间交叉解耦项的电压解耦量；对电压控制分量和电压解耦量进行求和计算电压控制总量；根据各套绕组的电压控制总量和直流供电电压值，进行空间矢量调制生成脉冲控制信号，并分别发送至与各套绕组对应的变流器模块。本申请可全面有效地对绕组电流进行解耦处理，进而有效提高控制性能。本申请还公开了一种六相交流电机系统及其控制装置，也具有上述有益效果。

A six phase AC motor system and its control method and device

【技术实现步骤摘要】
一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置
本申请涉及六相交流电机的控制
，特别涉及一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置。
技术介绍
相比于常规的三相交流电机，六相交流电机具有较小的输出转矩脉动和较高的装置可靠性，并且可在低电压供电情况下实现大功率输出，因而非常适合应用于电动汽车、舰船推进和航天航空等场合。对于六相交流电机，特别是双Y移30°六相交流电机，其定子电流中会产生相较于三相交流电机更多的谐波分量，尤其是在高电压大功率的情况下。现有技术中常采用分散矢量控制方式(即将六相交流电机的两套三相绕组看作是两个三相交流电机，分别进行矢量控制)来调节和控制六相交流电机，以抑制谐波并实现电机的平稳运行。在六相交流电机运行时，每套绕组内部以及两套绕组之间都存在耦合现象，会影响对六相交流电机的控制性能。而现有技术的分散矢量控制中，要么没有对绕组进行解耦处理，要么只针对绕组内部的耦合现象进行了解耦处理而没有考虑到两套绕组之间的耦合，因而其控制效果还有待提高。由此可见，采用何种六相交流电机的控制方法，以便有效地消除绕组间的耦合现象对控制性能的影响，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置，以便通过对绕组耦合现象的解耦计算，有效提高对六相交流电机的控制性能。为解决上述技术问题，本申请提供一种六相交流电机的控制方法，所述六相交流电机包括两套三相绕组；所述控制方法包括：确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。可选地，当所述六相交流电机为六相异步交流电机时，所述预设解耦表达式为：当所述六相交流电机为六相同步交流电机时，所述预设解耦表达式为：其中，ud1_couple和uq1_couple分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；ud2_couple和uq2_couple分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；id1和iq1分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值，id2和iq2分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值；Rs、ω1分别为定子电阻和定子绕组角频率；Lm、Ls和Lr分别为所述六相异步交流电机的励磁电感、定子电感和转子电感；ψf、Md和Mq分别为所述六相同步交流电机的永磁体磁链、两套所述绕组d轴间的互感和两套所述绕组q轴间的互感。可选地，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值包括：判断是否存在发生故障的所述变流器模块；若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。可选地，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值包括：获取各套所述绕组的三相电流实际值；分别对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述电流反馈值。可选地，还包括：获取各套所述绕组的三相电流实际值；根据各套所述绕组的所述三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套所述绕组的谐波抑制补偿分量；所述分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量包括：分别对各套所述绕组的所述电压控制分量、所述电压解耦量以及所述谐波抑制补偿分量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量。可选地，所述根据各套所述绕组的所述三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套所述绕组的谐波抑制补偿分量包括：对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行矢量空间解耦变换；对所述矢量空间解耦变换结果中的z1-z2平面分量进行两项静止到两相旋转的坐标系变换，以便将各套所述绕组的所述三相电流实际值中的5次谐波和7次谐波均转换为6次谐波；将所述两项静止到两相旋转的坐标系变换结果输入预设的PR控制器，其中，所述PR控制器的谐振频率与所述6次谐波的频率相同；对所述PR控制器的输出结果进行两相旋转到两项静止的坐标系变换；将所述两相旋转到两项静止的坐标系变换结果作为z1-z2平面分量，进行矢量空间解耦反变换，以获取各套所述绕组的谐波抑制三相补偿电压；分别对所述谐波抑制三相补偿电压进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述谐波抑制补偿分量。可选地，所述预设控制算法为PI控制算法。本申请还提供了一种六相交流电机的控制装置，所述六相交流电机包括两套三相绕组；所述控制装置包括：确定模块：用于确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；并确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；计算模块：用于采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；并分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；调制模块：用于根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。可选地，所述确定模块具体用于：判断是否存在发生故障的所述变流器模块；若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。本申请还提供了一种六相交流电机系统，包括带有两套三相绕组的六相交流电机、传动控制模块和为所述六相交流电机的各套所述绕组供电的变流器模块；所述传动控制模块用于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六相交流电机的控制方法，所述六相交流电机带有两套三相绕组；其特征在于，所述控制方法包括：确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。

【技术特征摘要】
1.一种六相交流电机的控制方法，所述六相交流电机带有两套三相绕组；其特征在于，所述控制方法包括：确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述六相交流电机为六相异步交流电机时，所述预设解耦表达式为：当所述六相交流电机为六相同步交流电机时，所述预设解耦表达式为：其中，ud1_couple和uq1_couple分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；ud2_couple和uq2_couple分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；id1和iq1分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值，id2和iq2分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值；Rs、ω1分别为定子电阻和定子绕组角频率；Lm、Ls和Lr分别为所述六相异步交流电机的励磁电感、定子电感和转子电感；ψf、Md和Mq分别为所述六相同步交流电机的永磁体磁链、两套所述绕组d轴间的互感和两套所述绕组q轴间的互感。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值包括：判断是否存在发生故障的所述变流器模块；若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值包括：获取各套所述绕组的三相电流实际值；分别对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述电流反馈值。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：获取各套所述绕组的三相电流实际值；根据各套所述绕组的所述三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套所述绕组的谐波抑制补偿分量；所述分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，许峻峰，梅文庆，文宇良，廖武，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43