适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器及策略制造技术

本发明专利技术公开了一种适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器，包括可调制母线电路、三相逆变电路、主控电路、角度传感器和电流传感器；可调制母线电路包括直流电源、七号功率开关器件和八号功率开关器件；三相逆变电路包括一号功率开关器件、二号功率开关器件、三号功率开关器件、四号功率开关器件、五号功率开关器件、六号功率开关器件；调制策略：给定参数δ和h；求出V

Joint modulation controller and strategy of bus and inverter for small induction motor

【技术实现步骤摘要】
适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器及策略
本专利技术涉及电机驱动领域，更具体的说，是涉及一种适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器及策略。
技术介绍
以盘式无铁心永磁同步电机为代表的小电感电机具有过载能力大、响应速度快、反电势正弦度高、电机参数线性度高等诸多优点。此类电机可适用于多种要求严苛的场合，例如电动汽车轮毂用电机、机械手臂驱动电机等。此类电机的无铁心结构使得定子绕组电感很小，而传统控制器是基于电压源型逆变器，开关频率一般不超过20kHz，用于此类小电感电机的驱动，电机绕组电流波动很大，甚至会出现断续和过流现象，一个控制周期内可能不满足伏秒平衡，不满足矢量合成条件，导致整个系统稳定性差，甚至无法工作。因此限制了此类电机在驱动领域的应用。由于控制器主要成本来自逆变电路中的IGBT等功率器件，将功率器件全部更换为性能优越的新型IGBT器件，以增大系统的开关频率是可以减小此类电机电流波动的，但控制器成本大幅度增加，并对系统的电磁兼容性提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器及策略，减小此类小电感电机的控制驱动中电流及转矩波动。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现。本专利技术适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器，由功率电路和控制电路组成，所述功率电路由可调制母线电路和三相逆变电路组成，所述控制电路由主控电路、角度传感器和电流传感器组成；所述可调制母线电路包括直流电源、七号功率开关器件和八号功率开关器件，所述七号功率开关器件集电极与直流电源正极连接，所述七号功率开关器件栅极与主控电路信号输出端连接，所述八号功率开关器件发射极与直流电源负极连接，所述八号功率开关器件栅极与主控电路信号输出端连接，所述八号功率开关器件集电极与七号功率开关器件发射极连接；所述三相逆变电路包括一号功率开关器件、二号功率开关器件、三号功率开关器件、四号功率开关器件、五号功率开关器件、六号功率开关器件，所述一号功率开关器件、三号功率开关器件、五号功率开关器件的集电极均与直流电源正极连接，所述二号功率开关器件、四号功率开关器件、六号功率开关器件的发射极均与八号功率开关器件的集电极连接，所述一号功率开关器件、二号功率开关器件、三号功率开关器件、四号功率开关器件、五号功率开关器件、六号功率开关器件的栅极均与主控电路信号输出端连接，所述一号功率开关器件发射极和四号功率开关器件集电极合并后连接小电感电机A相，所述三号功率开关器件发射极和六号功率开关器件集电极合并后连接小电感电机B相，所述五号功率开关器件发射极和二号功率开关器件集电极合并后连接小电感电机C相；所述小电感电机的输出轴通过角度传感器连接主控电路的信号输入端，所述三相逆变电路的A相、B相相电流输出分别通过电流传感器连接主控电路的信号输入端。所述角度传感器采用旋转变压器或光电编码器或磁电编码器所述可调制母线电路实现高频率零电压输出，即零母线电压矢量输出。所述一号功率开关器件、二号功率开关器件、三号功率开关器件、四号功率开关器件、五号功率开关器件、六号功率开关器件、七号功率开关器件、八号功率开关器件均由IGBT和一个反并联的续流二极管组成；本专利技术的目的还可通过以下技术方案实现。本专利技术适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制策略，包括以下过程：给定参数δ和h；其中，可调制母线电路的开关频率是三相逆变电路的h倍，零矢量作用时间T0缩短，设为δTs，Ts为控制器功率器件开关周期；求出当前作用的有效矢量Vi、Vm及其作用时间Ti、Tm；计算系数k＝(Ti+Tm)/[(1-δ)Ts]；求出零母线电压矢量作用时间为[(k-1)(Ti+Tm)]/(1-δ)，以此为基础计算七号功率开关器件的占空比为[(k-1)(Ti+Tm)]/[(1-δ)h]；七号功率开关器件按照这个占空比进行输出，七号功率开关器件与八号功率开关器件互补工作，即七号功率开关器件导通时，八号功率开关器件关闭；七号功率开关器件关闭时，八号功率开关器件导通。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：本专利技术在空间矢量控制算法基础上，提出利用改进的母线电路和逆变电路联合调制的方法实现矢量的合成，增大逆变输出的开关频率和调制度，可减小逆变电路输出电压的谐波含量以及小电感电机的电流和转矩波动。本专利技术对传统两电平逆变器的母线电路进行改良，提供了一种新的拓扑结构。与传统的逆变电路相比，改进的逆变电路可实现两种零矢量，一是传统逆变电路可实现的零矢量(0,0,0)和(1,1,1)，二是零母线电压矢量，即逆变电路的输入电压降为0V或者很小的值。此方法应用于以盘式无铁心永磁同步电机为代表的小电感电机的驱动上，可以很好的抑制此类电机转矩和电流波动。附图说明图1是本专利技术联合调制控制器具体实现原理图。附图标记：1可调制母线电路；2三相逆变电路；3主控电路；4角度传感器；5电流传感器；VT1一号功率开关器件；VT2二号功率开关器件；VT3三号功率开关器件；VT4四号功率开关器件；VT5五号功率开关器件；VT6六号功率开关器件；VT7七号功率开关器件；VT8八号功率开关器件；Udc直流电源；M小电感电机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，本专利技术适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器，分为功率电路和控制电路两大部分，所述功率电路由可调制母线电路1和三相逆变电路2组成，所述控制电路由主控电路3、角度传感器4和电流传感器5组成。所述可调制母线电路1的控制信号输入端连接主控电路3的信号输出端。所述三相逆变电路2控制信号输入端连接主控电路3的信号输出端。所述小电感电机M的输出轴通过角度传感器4连接主控电路3的信号输入端，所述三相逆变电路2的A相、B相相电流输出分别通过电流传感器5连接主控电路3的信号输入端。其中，所述角度传感器4可采用旋转变压器或光电编码器或磁电编码器。所述可调制母线电路1包括直流电源Udc、七号功率开关器件VT7和八号功率开关器件VT8，所述七号功率开关器件VT7集电极与直流电源Udc正极连接，所述八号功率开关器件VT8发射极与直流电源Udc负极连接，所述八号功率开关器件VT8集电极与七号功率开关器件VT7发射极连接。所述可调制母线电路1可实现高频率零电压输出，即零母线电压矢量输出。所述三相逆变电路2包括一号功率开关器件VT1、二号功率开关器件VT2、三号功率开关器件VT3、四号功率开关器件VT4、五号功率开关器件VT5、六号功率开关器件VT6。所述一号功率开关器件VT1、三号功率开关器件VT3、五号功率开关器件VT5的集电极均与直流电源Udc正极连接；所述二号功率开关器件VT2、四号功率开关器件VT4、六号功率开关器件VT6的发射极均与八号功率开关器件VT8的集电极连接；所述一号功率开关器件VT1发射极和四号功率开关器件VT4集电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器，其特征在于，由功率电路和控制电路组成，所述功率电路由可调制母线电路(1)和三相逆变电路(2)组成，所述控制电路由主控电路(3)、角度传感器(4)和电流传感器(5)组成；/n所述可调制母线电路(1)包括直流电源(U

【技术特征摘要】
1.一种适用小电感电机的母线和逆变电路联合调制控制器，其特征在于，由功率电路和控制电路组成，所述功率电路由可调制母线电路(1)和三相逆变电路(2)组成，所述控制电路由主控电路(3)、角度传感器(4)和电流传感器(5)组成；
所述可调制母线电路(1)包括直流电源(Udc)、七号功率开关器件(VT7)和八号功率开关器件(VT8)，所述七号功率开关器件(VT7)集电极与直流电源(Udc)正极连接，所述七号功率开关器件(VT7)栅极与主控电路(3)信号输出端连接，所述八号功率开关器件(VT8)发射极与直流电源(Udc)负极连接，所述八号功率开关器件(VT8)栅极与主控电路(3)信号输出端连接，所述八号功率开关器件(VT8)集电极与七号功率开关器件(VT7)发射极连接；
所述三相逆变电路(2)包括一号功率开关器件(VT1)、二号功率开关器件(VT2)、三号功率开关器件(VT3)、四号功率开关器件(VT4)、五号功率开关器件(VT5)、六号功率开关器件(VT6)，所述一号功率开关器件(VT1)、三号功率开关器件(VT3)、五号功率开关器件(VT5)的集电极均与直流电源(Udc)正极连接，所述二号功率开关器件(VT2)、四号功率开关器件(VT4)、六号功率开关器件(VT6)的发射极均与八号功率开关器件(VT8)的集电极连接，所述一号功率开关器件(VT1)、二号功率开关器件(VT2)、三号功率开关器件(VT3)、四号功率开关器件(VT4)、五号功率开关器件(VT5)、六号功率开关器件(VT6)的栅极均与主控电路(3)信号输出端连接，所述一号功率开关器件(VT1)发射极和四号功率开关器件(VT4)集电极合并后连接小电感电机(M)的A相，所述三号功率开关器件(VT3)发射极和六号功率开关器件(VT6)集电极合并后连接小电感电机(M)的B相，所述五号功率开关器件(VT5)发射极和二号功率开关器件(VT2)集电极合并后连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓远，李小宁，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12