一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法，包括第一逆变器桥臂、第二逆变器桥臂和第三逆变器桥臂，第一逆变器桥臂、第二逆变器桥臂和第三逆变器桥臂的一端分别与三相永磁同步电机和三相永磁同步电机连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机的分时运行，本发明专利技术与传统方法相比，减少了开关器的数量，降低了功耗、降低了成本。

A dual permanent magnet synchronous motor nine switch inverter and its control method

The invention discloses a double permanent magnet synchronous motor nine switch inverter and its control method, including the first inverter bridge arm, the second inverter bridge arm and the third inverter bridge arm. The first inverter bridge arm, the second inverter bridge arm and the third inverter bridge arm are respectively connected with the three-phase permanent magnet synchronous motor and the three-phase permanent magnet synchronous electricity. When the other end is connected, the other is connected with the common DC power supply, and the different PWM signals generated by the selection switch of the nine switch inverter in front of the dual permanent magnet synchronous motor are input to the inverter at different time in different time, which is used to realize the time division operation of the three-phase permanent magnet synchronous motor. The invention is compared with the traditional method, The number of switches is reduced, the power consumption is reduced, and the cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法
本专利技术属于电机系统及控制
，具体涉及一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法。
技术介绍
永磁同步电机(PMSM)是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，具有本身的功率效率高以及功率因数高、发热小、允许的过载电流大，可靠性高等特点，相比于传统的电励磁同步电机，永磁同步电机又具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点，使得永磁同步电机在多个领域得到快速的应用和发展。越来越多的国内外学者对永磁同步电机的本体设计和控制算法进行优化。传统情况下，双永磁同步电机由十二开关逆变器控制驱动，运用的器件多、功耗大、成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法，减少功率开关器的数量，减少功耗，同时使两个永磁同步电机能够分时运行。本专利技术采用以下技术方案：一种双永磁同步电机九开关逆变器，包括第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3，第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3的一端分别与三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2均与霍尔传感器和电流传感器连接。具体的，第一逆变器桥臂L1包括依次连接的第一功率开关管T1、第四功率开关管T4、第七功率开关管T7，第二逆变器桥臂L2包括依次连接的第二功率开关管T2、第五功率开关管T5、第八功率开关管T8，第三逆变器桥臂L3包括依次连接的第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第九功率开关管T9。进一步的，三相永磁同步电机M1包括第一电枢绕组A、第二电枢绕组B、第三电枢绕组C，第一电枢绕组A与第一桥臂L1的上开关管T1和中开关管T4之间的x点相连；第二电枢绕组B与第二桥臂L2的上开关管T2和中开关管T5之间的y点相连；第三电枢绕组C与第一桥臂L3的上开关管T3和中开关管T6之间的z点相连。进一步的，三相永磁同步电机M2包括第一电枢绕组U、第二电枢绕组V、第三电枢绕组W，第一电枢绕组U与第一桥臂L1的中开关管T4和下开关管T7之间的a点相连；第二电枢绕组V与第二桥臂L2的中开关管T5和下开关管T8之间的b点相连；第三电枢绕组W与第三桥臂L3的中开关管T6和下开关管T9之间的c点相连。一种双永磁同步电机九开关逆变器控制方法，包括以下步骤：S1、对系统进行初始化，霍尔传感器和电流传感器分别采集三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的霍尔信号和三相电流信号，霍尔信号送到位置和转速产生单元解析为电机转子的位置信号θ1、θ2和速度信号ω1、ω2后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中；三相电流IA、IB、IC、IU、IV、IW送到电流调节模块中；S2、根据参考速度和步骤S1反馈速度ω1、ω2经过速度调节模块得到速度误差ew1、ew2，速度误差经过PI控制器得到总参考电流总参考电流经过参考电流发生器，分别转换成三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的三相参考电流；S3、三相参考电流和三相电流IA、IB、IC、IU、IV、IW经过电流调节模块，得到三相电流误差分别输入到滞环控制器，然后输出得到第一PWM产生单元和第二PWM产生单元；S4、滞环控制器分别控制第一PWM产生单元和第二PWM产生单元对应产生九路PWM信号，分别控制第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7、第八功率开关管T8和第九功率开关管T9；S5、第一支路产生的九路PWM信号PWMA和第二支路产生的九路PWM信号PWMB经过选择开关Tc，选择对应支路的PWM信号输入到逆变器，当Tc＝1时，将PWMA信号输入到逆变器，控制九个功率开关管的状态，使永磁同步电机M1运转；当Tc＝0时，将PWMB信号输入到逆变器，控制第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7、第八功率开关管T8和第九功率开关管的状态，使永磁同步电机M2运转。具体的，步骤S2中，三相永磁同步电机M1的三相参考电流如下：三相永磁同步电机M2的三相参考电流如下：其中，为三相永磁同步电机M1支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流，为三相永磁同步电机M2支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流。具体的，步骤S3中，三相永磁同步电机M1支路的三个误差信号输入到滞环控制器后输出的Hc1、Hc2、Hc3为：三相永磁同步电机M2支路的三个误差信号输入到滞环控制器后输出的Hc4、Hc5、Hc6为：具体的，步骤S4中，三相永磁同步电机M1支路中，滞环控制器产生的Hc1、Hc2、Hc3控制第一PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2、第三逆变器桥臂L3上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同；三相永磁同步电机M2支路中，滞环控制器产生的Hc4、Hc5、Hc6控制第二PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2、第三逆变器桥臂L3上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补。进一步的，三相永磁同步电机M1支路中，第一桥臂L1上管PWM1＝Hc1、第一桥臂L1中管第一桥臂L1下管第二桥臂L2上管PWM2＝Hc2、第二桥臂L2中管第二桥臂L2下管第三桥臂L3上管PWM3＝Hc3、第三桥臂L3中管第三桥臂L3下管三相永磁同步电机M2支路中，第一桥臂L1上管PWM1＝Hc4、第一桥臂L1中管PWM4＝Hc4、第一桥臂L1下管第二桥臂L2上管PWM2＝Hc5、第二桥臂L2中管PWM5＝Hc5、第二桥臂L2下管第三桥臂L3上管PWM3＝Hc6、第三桥臂L3中管PWM6＝Hc6、第三桥臂L3下管具体的，步骤S5中，选择开关Tc由选择时刻Ti控制，当选择时刻Ti为运行周期TS的奇数倍时，Tc＝1，开关接通三相永磁同步电机M1支路；当选择时刻Ti处于运行周期TS的偶数倍时，Tc＝0，开关接通三相永磁同步电机M2支路，选择开关Tc如下：其中，n＝1,2。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种双永磁同步电机九开关逆变器，基于传统的三相双永磁同步电机十二开关六桥臂逆变器工作方式，采用三相双永磁同步电机九开关三桥臂逆变器工作方式，减少了三个功率开关器，一共有九个功率开关器，减少了总的损耗，从而减少了成本。进一步的，传统的三相单电机驱动系统及其控制方法需要六个功率开关管，进而驱动及控制双电机至少需要十二个功率开关管。但九开关逆变器双电机驱动系统，通过每个逆变器桥臂设置三个功率开关管的方法，目的是使双电机工作时能够共用一个功率开关管，不仅有利于双电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，包括第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3，第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3的一端分别与三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2均与霍尔传感器和电流传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，包括第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3，第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3的一端分别与三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2均与霍尔传感器和电流传感器连接。2.根据权利要求1所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，第一逆变器桥臂L1包括依次连接的第一功率开关管T1、第四功率开关管T4、第七功率开关管T7，第二逆变器桥臂L2包括依次连接的第二功率开关管T2、第五功率开关管T5、第八功率开关管T8，第三逆变器桥臂L3包括依次连接的第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第九功率开关管T9。3.根据权利要求2所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，三相永磁同步电机M1包括第一电枢绕组A、第二电枢绕组B、第三电枢绕组C，第一电枢绕组A与第一桥臂L1的上开关管T1和中开关管T4之间的x点相连；第二电枢绕组B与第二桥臂L2的上开关管T2和中开关管T5之间的y点相连；第三电枢绕组C与第一桥臂L3的上开关管T3和中开关管T6之间的z点相连。4.根据权利要求2所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，三相永磁同步电机M2包括第一电枢绕组U、第二电枢绕组V、第三电枢绕组W，第一电枢绕组U与第一桥臂L1的中开关管T4和下开关管T7之间的a点相连；第二电枢绕组V与第二桥臂L2的中开关管T5和下开关管T8之间的b点相连；第三电枢绕组W与第三桥臂L3的中开关管T6和下开关管T9之间的c点相连。5.一种如权利要求1至4中任一项所述双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对系统进行初始化，霍尔传感器和电流传感器分别采集三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的霍尔信号和三相电流信号，霍尔信号送到位置和转速产生单元解析为电机转子的位置信号θ1、θ2和速度信号ω1、ω2后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中；三相电流IA、IB、IC、IU、IV、IW送到电流调节模块中；S2、根据参考速度和步骤S1反馈速度ω1、ω2经过速度调节模块得到速度误差ew1、ew2，速度误差经过PI控制器得到总参考电流总参考电流经过参考电流发生器，分别转换成三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的三相参考电流；S3、三相参考电流和三相电流IA、IB、IC、IU、IV、IW经过电流调节模块，得到三相电流误差分别输入到滞环控制器，然后输出得到第一PWM产生单元和第二PWM产生单元；S4、滞环控制器分别控制第一PWM产生单元和第二PWM产生单元对应产生九路PWM信号，分别控制第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7、第八功率开关管T...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海，夏登凯，李登峰，李刚，王飚，梁华刚，李晓辉，李杰，赵毅，董媛，张懿璞，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61