一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法技术

本发明专利技术提供一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法，涉及多相电机控制技术领域。构造了虚拟电压矢量和等效零电压矢量，对参考电压矢量进行合成。抑制了低次谐波电流，将共模电压的幅值降低至直流母线电压的1/6。有效的减少了电机定子铜耗和轴承电流的产生。通过优化电压矢量的作用顺序，使得在一个控制周期内每一相的开关器件只改变两次，利于数字实现。实现。实现。

【技术实现步骤摘要】
一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法


[0001]本专利技术涉及多相电机控制
，尤其涉及一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法。

技术介绍

[0002]由于双三相电机比三相电机具有一些更好的特点，近些年被广泛研究，包括容错能力好，转矩脉动低、功率密度高、效率高等，这些优势加速了双三相电机在安全、关键和大功率场合的普及。如运用在电动汽车、航空航天、机车牵引等领域。
[0003]双三相电机的谐波阻抗较小，较小的谐波电压就会产生较大的谐波电流，且不对称的PWM波形也会导致谐波电流的增大，低次谐波电流会增加电机的定子铜耗。谐波电流一直是多相系统研究学者拟解决的关键问题。更重要的，于双三相系统而言，随着逆变器的增加，其PWM策略更加复杂。在一个控制周期内，每一相开关变化多次这种情况，数字实现很困难。而且同一绕组上的三相开关同时动作会导致电机端子过电压情况的产生。另外，多相系统的共模电压也是不可忽视的问题。逆变器离散的工作模式会产生电磁干扰和不良的机械振动，影响附近电气设备的正常运行。共模电压还会产生轴承电流，会损害电机轴承，大大缩短电机的使用年限。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法。该方法在每个控制周期内，每一相的开关只改变两次，利于DSP等数字实现。在抑制了低次谐波电流的同时，也减少了共模电压的产生。
[0005]为解决上述技术的问题，本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：把六相电压源逆变器的64个基本电压矢量映射到含有机电能量转换的α
‑
β空间和只有谐波分量的x
‑
y空间、o1‑
o2空间中；并按下式计算出α
‑
β空间和x
‑
y空间的电压分布：
[0008][0009]其中，a＝ej30
°
；s表示逆变器的开关函数，s
i
＝1代表上桥臂导通而下桥臂关断，s
i
＝0则代表上桥臂关端而下桥臂导通，i代表逆变器的A、B、C、U、V、W相；U
dc
表示逆变器直流母线电压；V
αβ
和V
xy
为α
‑
β空间和x
‑
y空间的幅值；将64个基本电压矢量根据幅值不同分为四组：G1、G2、G3和G4，四种电压矢量的幅值如下所示：
[0010][0011]步骤2：选择α
‑
β空间中同一方向上幅值为G1和G2的两个基本电压矢量来合成12个虚拟电压矢量；通过分配两个基本电压矢量的作用时间，使两个基本电压矢量在一个控制周期内的x
‑
y空间的电压分量为零，如下式所示：
[0012][0013]其中，T1是幅值为G1的基本电压矢量在一个控制周期内的作用时间，T2是幅值为G2的基本电压矢量在一个控制周期内的作用时间，|VV
αβ
|是合成的虚拟电压矢量后在α
‑
β空间的幅值，|VV
xy
|是合成的虚拟电压矢量在x
‑
y空间的幅值；
[0014]将公式(2)的基本电压幅值带入到公式(3)中，计算出两个基本电压矢量的作用时间和合成的虚拟电压矢量的幅值，计算结果如下所示：
[0015][0016]步骤3：利用虚拟电压矢量和等效零电压矢量作为控制集对参考电压矢量进行合成；
[0017]根据伏秒平衡原理，两个虚拟电压矢量和等效零矢量的作用时间计算如下:
[0018][0019]式中：|V
ref
|代表的是参考电压矢量的幅值，|VV|为虚拟电压矢量的幅值为0.597U
dc
，T1、T2、T0分别为两个虚拟电压矢量和等效零矢量的作用时间，θ代表的是参考电压矢量所在扇区的第一个虚拟电压矢量与其夹角；
[0020]步骤4：合成与零矢量作用效果相同的等效零矢量；所述等效零矢量利用在α
‑
β空间内，两个幅值相同、方向相反的小电压矢量作用相同时间来合成；
[0021]则六个基本电压矢量作用时间如式(6)计算：
[0022][0023]式中：T
x1
、T
x2
、T
x3
、T
x4
、T
x5
、T
x6
分别代表是第一个小电压矢量、第一个虚拟电压矢量的中大电压矢量、第二个虚拟电压矢量的大电压矢量、第一个虚拟电压矢量的大电压矢量、第二个虚拟电压矢量的中大电压矢量、第二个小电压矢量作用时间的一半。T
z
代表等效零电压矢量的作用时间。
[0024]步骤5：对一个周期内所使用的基本电压矢量的作用顺序进行优化；
[0025]所述优化为，在一个控制周期内，每一相的开关器件变化只有两次，而且在一个扇区内ABC或UVW绕组在一个扇区内开关器件同时切换只有两次。
[0026]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0027]本专利技术提出了一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法，在轻负载的条件下，所提算法的低次谐波抑制能力远优于相邻两矢量SVPWM算法；相较于最大四矢量SVPWM算法，五次谐波电流含量增加了2％左右。在中至重载的条件下，所提方法的低次谐波抑制能力与最大四矢量SVPWM算法几乎相同；相较于相邻两矢量SVPWM算法与最大四矢量SVPWM算法，所提方法将共模电压从0.5U
dc
降低到0.16U
dc
，降低了67.65％。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例提供的α
‑
β空间的电压矢量分布图；
[0029]图2为本专利技术实施例提供的x
‑
y空间的电压矢量分布图；
[0030]图3为本专利技术实施例提供的虚拟电压矢量合成矢量示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例提供的虚拟电压矢量的空间分布图；
[0032]图5为本专利技术实施例提供的参考电压矢量的合成图；
[0033]图6为本专利技术实施例提供的合成参考电压矢量所利用的基本电压矢量图；
[0034]图7为本专利技术实施例提供的等效零电压矢量选择方法流程图；
[0035]图8为本专利技术实施例提供的基本电压矢量的切换顺序图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0037]一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法，包括以下步骤：
[0038]本实施例所用电机额定功率为28KW，额定转速3000r/min，极对数为4，直流电压为350V。
[0039]步骤1：根据空间解耦矩阵，把六相电压源逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双三相电机虚拟空间电压矢量脉宽调制方法，其特征在于，包括：步骤1：把六相电压源逆变器的64个基本电压矢量映射到含有机电能量转换的α
‑
β空间和只有谐波分量的x
‑
y空间、o1‑
o2空间中；并按下式计算出α
‑
β空间和x
‑
y空间的电压分布：其中，a＝e
j30
°
；s表示逆变器的开关函数，s
i
＝1代表上桥臂导通而下桥臂关断，s
i
＝0则代表上桥臂关端而下桥臂导通，i代表逆变器的A、B、C、U、V、W相；U
dc
表示逆变器直流母线电压；V
αβ
和V
xy
为α
‑
β空间和x
‑
y空间的幅值；将64个基本电压矢量根据幅值不同分为四组：G1、G2、G3和G4，四组电压矢量的幅值如下所示：步骤2：选择α
‑
β空间中同一方向上幅值为G1和G2的两个基本电压矢量来合成12个虚拟电压矢量；通过分配两个基本电压矢量的作用时间，使两个基本电压矢量在一个控制周期内的x
‑
y空间的电压分量为零，如下式所示：其中，T1是幅值为G1的基本电压矢量在一个控制周期内的作用时间，T2是幅值为G2的基本电压矢量在一个控制周期内的作用时间，|VV
αβ
|是合成的虚拟电压矢量后在α
‑
β空间的幅值，|VV
xy
|是合成的虚拟电压矢量在x
‑
y空间的幅值；将公式(2)的基本电压幅值带入到公式(3)中，计算出两个基本电压矢量的作用时间和合成的虚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志锋，孙全增，牛英力，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：