本发明专利技术公开了一种单边可控的共母线开绕组永磁电机系统及其零序电流的抑制方法，该开绕组永磁电机系统采用共直流电源结构，通过设计比例谐振控制器达到抑制零序电流的目的，系统采用一个全控变流器和一个不控变流器，降低了成本的同时增加了系统的容量，且只涉及一个直流电源且不需要隔离，抑制零序电流只是在控制算法上改动，不需要增加系统硬件成本。同时，本发明专利技术抑制零序电流方法，直接基于对零序电流的检测，并设计了一个电流闭环结构，控制简单而又稳定性强。相比于传统的结构，本发明专利技术减小了系统复杂度，降低了成本，增加了系统的容量，同时，在不增加硬件的条件下，很好的解决了永磁体反电势含有三次谐波的问题，控制方法简单，且抗干扰能力强。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该开绕组永磁电机系统采用共直流电源结构，通过设计比例谐振控制器达到抑制零序电流的目的，系统采用一个全控变流器和一个不控变流器，降低了成本的同时增加了系统的容量，且只涉及一个直流电源且不需要隔离，抑制零序电流只是在控制算法上改动，不需要增加系统硬件成本。同时，本专利技术抑制零序电流方法，直接基于对零序电流的检测，并设计了一个电流闭环结构，控制简单而又稳定性强。相比于传统的结构，本专利技术减小了系统复杂度，降低了成本，增加了系统的容量，同时，在不增加硬件的条件下，很好的解决了永磁体反电势含有三次谐波的问题，控制方法简单，且抗干扰能力强。【专利说明】
本专利技术属于电机控制
，具体涉及。
技术介绍
由于铝镍钴、铁氧体和钕铁硼等高磁能密度的永磁材料的出现，使永磁电机得到了空前的发展和壮大。同时，永磁电机摒弃了电刷、集电环等装置，不需要励磁绕组和励磁电源，大大减小了电机的损耗并且提高了电机的运行可靠性。永磁电机由于其高功率密度、高效率、结构简单及运行可靠等性能，已经广泛运用于航天、汽车、国防和发电等各个领域。近年来，有人提出开绕组电机结构，即将传统的Y接绕组中性点解开，绕组两端各接一个变流器，通过对两个变流器的控制，可以实现三电平控制，提高了电机的电压等级，并且减小了电压调制的谐波含量。将开绕组结构运用于永磁电机，电机反电势依赖于永磁体结构，实际中永磁体旋转产生的反电势往往存在三次谐波。传统的开绕组永磁电机系统结构如图1所示，该结构下，两个变流器分别连接到两个隔离的直流电源，由于两直流电源隔离，系统中不存在零序电流回路，即使电压中存在三次谐波，也不会产生零序电流，但是由于系统需要两个隔离的直流源，增加了系统的复杂程度和成本。然而，两变流器共用同一直流电源时，对应的结构存在零序电流回路，又由于永磁电机中存在反电势三次谐波，故系统中会有零序电流流通，导致系统效率低下，轴承发热等问题。同时，系统采用两个全控变流器，由于全控电力电子 器件价格昂贵的同时，容量相对于不控电力电子器件也要小很多，故而此结构成本较高且容量受限。基于以上考虑，为了降低系统成本，增加系统容量的同时抑制零序电流，有人提出了在三相回路上串电感来抑制三次及更高次谐波电流的大小，然而串入电感会增加系统硬件成本和复杂度，同时，也会增加系统的损耗和无功功率。也有人提出，使用电压空间矢量调制时，采用无共模电压的矢量进行调制，消除逆变器产生的零序电压，此方法适用于感应电机，然而针对于永磁电机，永磁体反电势中存在三次谐波得不到抑制，同时该方法只是基于开环控制，易受各种扰动影响，误差较大。
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述技术问题，本专利技术提供了，能够有效抑制共直流母线结构开绕组永磁电机的零序电流，结构简单，成本低，抗干扰能力强。—种单边可控的共母线开绕组永磁电机系统,包括:一开绕组永磁电机、一直流源、一控制器和两台变流器Jl~J2 ;所述的开绕组永磁电机的三相定子绕组一侧与变流器Jl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Jl~J2的直流侧共同连接所述的直流源；其中，变流器Jl中的功率开关器件采用全控型功率开关管(如IGBT等)，变流器J2中的功率开关器件采用不控型功率开关管(如二极管)。所述的控制器用于采集开绕组永磁电机的三相定子电压、三相定子电流以及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一组PWM信号以对变流器Jl进行控制。所述的直流源两端并联有母线电容。上述共母线开绕组永磁电机系统零序电流的抑制方法，包括如下步骤:(I)采集电机的三相定子电压、三相定子电流以及两台变流器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转子位置角；(2)利用所述的转子位置角对三相定子电流进行dq变换(同步旋转坐标变换)，得到三相定子电流的d轴分量和q轴分量；(3)根据所述的转速以及三相定子电流的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Uq和无功轴电压指令Ud ；(4)根据所述的三相定子电流确定变流器J2交流侧的三相电压，并对该三相电压进行dq变换，得到该三 相电压的d轴分量Ud2和q轴分量Uq2 ；( 5)使电机的有功轴电压指令Uq和无功轴电压指令Ud对应与q轴分量Uq2和d轴分量Ud2相加，得到变流器Jl的有功轴电压指令Uql和无功轴电压指令Udl ；(6)取三相定子电流的平均值作为零序电流分量，对所述的零序电流分量进行比例谐振控制以确定变流器Jl的零轴电压指令Utll ；(7 )对变流器Jl的零轴电压指令Utll、有功轴电压指令Uql和无功轴电压指令Udl进行dq反变换，并通过SPWM(正弦脉宽调制)技术构造得到一组PWM(脉宽调制)信号以对变流器Jl进行控制。所述的步骤(1)中采用反电势估测法或高频信号注入法估算电机的转速和和转子位置角。所述的步骤(2)中根据以下表达式对三相定子电流进行dq变换:【权利要求】1.一种单边可控的共母线开绕组永磁电机系统，包括:一开绕组永磁电机、一直流源、一控制器和两台变流器Jl~J2 ;其特征在于: 所述的开绕组永磁电机的三相定子绕组一侧与变流器Jl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Jl~J2的直流侧共同连接所述的直流源；其中，变流器Jl中的功率开关器件采用全控型功率开关管，变流器J2中的功率开关器件采用不控型功率开关管； 所述的控制器用于采集开绕组永磁电机的三相定子电压、三相定子电流以及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一组PWM信号以对变流器Jl进行控制。2.根据权利要求1所述的共母线开绕组永磁电机系统，其特征在于:所述的直流源两端并联有母线电容。3.一种如权利要求1或2所述的共母线开绕组永磁电机系统零序电流的抑制方法，包括如下步骤: (1)采集电机的三相定子电压、三相定子电流以及两台变流器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转子位置角； (2)利用所述的转子位置角对三相定子电流进行dq变换，得到三相定子电流的d轴分量和q轴分量； (3)根据所述的转速以及三相定子电流的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Uq和无功轴电压指令Ud ； (4)根据所述的三相定子电流确定变流器J2交流侧的三相电压，并对该三相电压进行dq变换，得到该三相电压的d轴分量Ud2和q轴分量Uq2 ； (5)使电机的有功轴电压指令Uq和无功轴电压指令Ud对应与q轴分量Uq2和d轴分量Ud2相加，得到变流器Jl的有功轴电压指令Uql和无功轴电压指令Udl ； (6)取三相定子电流的平均值作为零序电流分量，对所述的零序电流分量进行比例谐振控制以确定变流器Jl的零轴电压指令Utll ； (7)对变流器Jl的零轴电压指令Utll、有功轴电压指令Uql和无功轴电压指令Udl进行dq反变换，并通过SPWM技术构造得到一组PWM信号以对变流器Jl进行控制。4.根据权利要求3所述的抑制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单边可控的共母线开绕组永磁电机系统，包括：一开绕组永磁电机、一直流源、一控制器和两台变流器J1～J2；其特征在于：所述的开绕组永磁电机的三相定子绕组一侧与变流器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J1～J2的直流侧共同连接所述的直流源；其中，变流器J1中的功率开关器件采用全控型功率开关管，变流器J2中的功率开关器件采用不控型功率开关管；所述的控制器用于采集开绕组永磁电机的三相定子电压、三相定子电流以及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一组PWM信号以对变流器J1进行控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：年珩，曾恒力，周义杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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