一种电压矢量过调制控制方法、装置及永磁同步电机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电压矢量过调制控制方法、装置、存储介质及永磁同步电机，所述方法包括：获取永磁同步电机的定子电流和定子电压；基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压；对所述两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压进行坐标变换得到相应的三相调制电压；利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制得到相应的开关信号用于控制逆变器，从而驱动所述电机。本发明专利技术提供的方案能够避免在扇区切换以及调制区切换的瞬间，系统出现判断不确定。

A Voltage Vector Overmodulation Control Method, Device and Permanent Magnet Synchronous Motor

【技术实现步骤摘要】
一种电压矢量过调制控制方法、装置及永磁同步电机
本专利技术涉及控制领域，尤其涉及一种电压矢量过调制控制方法、装置、存储介质及永磁同步电机。
技术介绍
逆变器输出电压受直流母线电压限制这一问题将影响永磁同步电机弱磁区(恒功率区)的转矩和功率输出。过调制策略可以提高逆变器输出的基波电压幅值，从而提高母线电压利用率，扩大电机的调速范围。如图9所示，过调制区域一般会分为过调制I区和过调制II区，根据调制度M分析输出电压矢量所处的调制区，然后利用不同调制区的补偿控制方法对电压矢量进行修改，再根据修改后的电压矢量来计算基本电压矢量的作用时间，其中，t0为每个扇区中零矢量的作用时间；t1为每个扇区中基本电压矢量ui的作用时间；t2为每个扇区中基本电压矢量ui+1的作用时间，其中t1和t2的计算根据幅秒平衡原理。该方法计算量很大，而且在判断调制区的时候有可能出现判断不正确的情况。为了简化上面的方法，公布号为CN103595323A的专利申请中，在整个调制范围内，即从线性区直到六阶梯模式，控制策略可以统一处理不通过调制度M来区分电压矢量处于哪种过调制区，而直接通过基本电压矢量的作用时间的关系式分区域进行调制，使整个调制范围内输出电压可以连续变化，该方法虽然简化了调制区的判断，但是仍需要将电压矢量圆分成六个扇区，在不同的扇区中计算相应的作用时间，可能会出现扇区切换的瞬间系统出现判断不确定，影响系统稳定性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种电压矢量过调制控制方法、装置、存储介质及永磁同步电机，以解决现有技术中在扇区切换以及调制区切换的瞬间系统出现判断不确定的问题。本专利技术一方面提供了一种电压矢量过调制控制方法，包括：获取永磁同步电机的定子电流和定子电压；基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压；对所述两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压进行坐标变换得到相应的三相调制电压；利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制得到相应的开关信号。可选地，基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压，包括：根据所述定子电流和定子电压估算出所述电机的电机转速；根据所述电机转速和给定转速进行PI控制，得到给定交轴电流；对所述定子电流进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的交、直轴电流；根据所述给定交轴电流、给定直轴电流和所述两相旋转坐标系下的交、直轴电流进行PI控制，得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压。可选地，利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制，包括：确定所述三相调制电压中的最大电压值和最小电压值；根据所述三相调制电压、所述最大电压值和最小电压值确定三相所对应的调制波。可选地，根据所述最大电压值和最小电压值确定三相所对应的调制波，包括：当满足umax+umin＞0且3umax＞2Ud时，三相所对应的调制波为：如果usx＝umax，TCMPX＝0否则，和/或，当满足umax+umin≤0且-3umin＞2Ud时，三相所对应的调制波为：如果usx＝umin，否则，TCMPX＝0(X＝A、B、C)和/或，当满足umax-umin≤Ud时，三相所对应的调制波为：和/或，当满足[(3umax≤2Ud)|(-3umin≤2Ud)]且(umax-umin＞Ud)时，三相所对应的调制波为：其中，umax表示三相调制电压中的最大电压值，umin表示三相调制电压中的最小值，Ud表示直流侧母线电压；usx中的x可以取a、b、c,usx代表usa、usb和usc中的任何一个；TCMPA、TCMPB、TCMPC分别为a、b、c三相的调制波；TCMPX表示三相调制波TCMPA、TCMPB、TCMPC中的任何一个；Ts表示调制周期。本专利技术另一方面提供了一种电压矢量过调制控制装置，包括：获取单元，用于获取永磁同步电机的定子电流和定子电压；处理单元，用于基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压；变化单元，用于对所述两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压进行坐标变换得到相应的三相调制电压；调制单元，用于利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制得到相应的开关信号。可选地，所述处理单元，包括：转速估算子单元，用于根据所述定子电流和定子电压估算出所述电机的电机转速；第一PI控制子单元，用于根据所述电机转速和给定转速进行PI控制，得到给定交轴电流；坐标变换子单元，用于对所述定子电流进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的交、直轴电流；第二PI控制子单元，用于根据所述给定交轴电流、给定直轴电流和所述两相旋转坐标系下的交、直轴电流进行PI控制，得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压。可选地，所述调制单元，包括：第一确定子单元，用于确定所述三相调制电压中的最大电压值和最小电压值；第二确定子单元，用于根据所述三相调制电压、所述最大电压值和最小电压值确定三相所对应的调制波。可选地，所述第二确定子单元，根据所述最大电压值和最小电压值确定三相所对应的调制波，包括：当满足umax+umin＞0且3umax＞2Ud时，三相所对应的调制波为：如果usx＝umax，TCMPX＝0否则，和/或，当满足umax+umin≤0且-3umin＞2Ud时，三相所对应的调制波为：如果usx＝umin，否则，TCMPX＝0(X＝A、B、C)和/或，当满足umax-umin≤Ud时，三相所对应的调制波为：和/或，当满足[(3umax≤2Ud)|(-3umin≤2Ud)]且(umax-umin＞Ud)时，三相所对应的调制波为：其中，umax表示三相调制电压中的最大电压值和最小电压值，umin表示三相调制电压中的最小值，Ud表示直流侧母线电压；usx中的x可以取a、b、c,usx代表usa、usb和usc中的任何一个；TCMPA、TCMPB、TCMPC分别为a、b、c三相的调制波；TCMPX表示三相调制波TCMPA、TCMPB、TCMPC中的任何一个；Ts表示调制周期。本专利技术又一方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。本专利技术再一方面提供了一种永磁同步电机，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。本专利技术再一方面提供了一种永磁同步电机，包括前述任一所述的电压矢量过调制控制装置。根据本专利技术的技术方案，利用三相调制电压进行快速空间矢量的过调制得到相应的开关信号去控制逆变器，从而驱动电机，不需要判断是否位于线性区、过调制区，同时也不用将整个电压矢量圆六个扇区进行分析，可以直接通过调制电压直接求取整个电压矢量圆中的调制波，平稳的实现线性调制区到六阶梯波的过渡，输出电压连续变化，从而快速有效的扩大电机调速范围。避免了在扇区切换以及调制区切换的瞬间，系统出现判断不确定，导致调制波出现异常，无法正常平稳的过渡，提高了过调制控制的稳定性；简化了整个空间矢量调制的程序，缩短了DSP的执行时间，提高了响应速度。根据本专利技术的技术方案，不需要对磁链圆进行分扇区，并且不需要计算调制系数，也不用计算调制区中的参考角和保持角，实现了整个调制范围内，即从线性区直到六阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压矢量过调制控制方法，其特征在于，包括：获取永磁同步电机的定子电流和定子电压；基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压；对所述两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压进行坐标变换得到相应的三相调制电压；利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制得到相应的开关信号。

【技术特征摘要】
1.一种电压矢量过调制控制方法，其特征在于，包括：获取永磁同步电机的定子电流和定子电压；基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压；对所述两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压进行坐标变换得到相应的三相调制电压；利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制得到相应的开关信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压，包括：根据所述定子电流和定子电压估算出所述电机的电机转速；根据所述电机转速和给定转速进行PI控制，得到给定交轴电流；对所述定子电流进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的交、直轴电流；根据所述给定交轴电流、给定直轴电流和所述两相旋转坐标系下的交、直轴电流进行PI控制，得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用所述三相调制电压进行空间矢量的过调制，包括：确定所述三相调制电压中的最大电压值和最小电压值；根据所述三相调制电压、所述最大电压值和最小电压值确定三相所对应的调制波。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述最大电压值和最小电压值确定三相所对应的调制波，包括：当满足umax+umin＞0且3umax＞2Ud时，三相所对应的调制波为：如果usx＝umax，TCMPX＝0否则，(X＝A、B、C)和/或，当满足umax+umin≤0且-3umin＞2Ud时，三相所对应的调制波为：如果usx＝umin，否则，TCMPX＝0(X＝A、B、C)和/或，当满足umax-umin≤Ud时，三相所对应的调制波为：和/或，当满足[(3umax≤2Ud)|(-3umin≤2Ud)]且(umax-umin＞Ud)时，三相所对应的调制波为：其中，umax表示三相调制电压中的最大电压值，umin表示三相调制电压中的最小电压值，Ud表示直流侧母线电压；usx中的x可以取a、b、c,usx代表usa、usb和usc中的任何一个；TCMPA、TCMPB、TCMPC分别为a、b、c三相的调制波；TCMPX表示三相调制波TCMPA、TCMPB、TCMPC中的任何一个；Ts表示调制周期。5.一种电压矢量过调制控制装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取永磁同步电机的定子电流和定子电压；处理单元，用于基于所述定子电流和定子电压得到两相旋转坐标系下的直轴调制电压和交轴调制电压；变化单元，用于对所述两相旋转坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕，许柳，张统世，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44