抑制对称六相交流电机零序电流的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法及系统，涉及电机控制技术领域。本发明专利技术包括六个桥臂，其步骤为：S10、将对称六相交流电机在旋转坐标系下的电压变换至静止坐标系下的参考电压；S20、从多个合成矢量中选择部分电压矢量参与参考电压矢量合成；S30、参考对称六相交流电机转子旋转的位置角度，判断合成参考电压矢量所处扇区，对选择的电压矢量进行作用时间计算，并进行参考电压矢量合成生成脉宽调制波；S40、将生成脉宽调制波信号传递给对称六相交流电机，控制六个桥臂进行开关动作。本发明专利技术可同步实现高频和低频零序电流抑制，减小谐波损耗，提升电机使用寿命。提升电机使用寿命。提升电机使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
抑制对称六相交流电机零序电流的方法及系统


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法及系统。

技术介绍

[0002]相比于传统的三相电机驱动系统，双三相电机驱动系统具有更平稳的输出转矩，同时兼具更好的容错能力，已经广泛应用于航空航天、舰船推进、机车牵引等领域。对称六相电机驱动系统作为一种特殊的双三相驱动系统，在两套三相绕组共中性点的情况下具有最大的容错运行能力，适用于对可靠性要求较高的场合。
[0003]但由于两套三相逆变器驱动的两套三相绕组共中性点形式为系统提供了零序通路，且逆变器的离散开关动作不可避免的产生零序电压，导致在系统的零序通路中产生高低频零序电流，零序电流会增加电机相电流的谐波畸变，同时增加系统的振动和噪声，严重影响电机系统的性能。
[0004]现有的相关零序电流抑制方法通常仅通过调节两套逆变器的零矢量分配时间实现低频零序电流抑制，无法消除高频零序电流，难以实现有效的零序电流抑制效果。中国专利申请号为201711353200.5的文献中公开的一种抑制零序电流的三相开绕组交流电机驱动系统及方法，采用脉冲移相实现三相开绕组交流电机驱动系统零序电流的抑制，然而对于六相交流电机驱动系统无法有效实现零序电流的抑制。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有的相关零序电流抑制方法无法消除高频零序电流，难以实现有效的零序电流抑制效果的技术缺陷，提供了适用于对称六相交流电机绕组共中性点方式下的高频和低频零序电流抑制方法及系统。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法，包括六个桥臂以及如下步骤：S10、将对称六相交流电机在旋转坐标系下的电压变换至静止坐标系下的电压；S20、所述对称六相交流电机六个桥臂的不同开关状态组合下合成多个电压矢量，依据零序电压抑制需求，从多个所述电压矢量中选择用于矢量合成参考电压的有效模长矢量和零矢量；S30、参考所述对称六相交流电机转子旋转的位置角度，依据电压矢量在空间中的分布划分扇区，判断合成参考电压矢量所处扇区，计算所述有效模长矢量、零矢量的作用时间，将所述有效模长矢量与所述零矢量进行所述参考电压合成生成脉宽调制波；S40、将生成的所述脉宽调制波信号传递给对称六相交流电机控制六个所述桥臂进行开关动作。
[0007]进一步地，所述抑制对称六相交流电机零序电流的方法还包括第一三相逆变器、第二三相逆变器，每个三相逆变器设置有3个所述桥臂；步骤S10包括如下步骤：
S100、为所述对称六相交流电机确定一个设定转速ω
*
，将所述设定转速ω
*
与所述对称六相交流电机的实际转速ω作差后经转速PI控制得到q轴的第一给定电流；所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到q轴的第一实际电流i
q
；q轴的所述第一给定电流与变换得到的所述第一实际电流i
q
作差，差值通过q轴PI控制后产生q轴的第一给定电压u
q
，所述第一给定电压u
q
位于第一旋转子空间；S101、为d轴确定一个第二给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到d轴的第二实际电流i
d
，d轴的所述第二给定电流与所述第二实际电流i
d
作差，差值通过d轴PI控制后产生d轴的第二给定电压u
d
，所述第二给定电压u
d
位于第一旋转子空间；S102、为x轴确定一个第三给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到x轴的第三实际电流i
x
，x轴的所述第三给定电流与所述第三实际电流i
x
作差，差值通过x轴PI控制后产生x轴的第三给定电压u
x
，所述第三给定电压u
x
位于第二旋转子空间；S103、为y轴确定一个第四给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到y轴的第四实际电流i
y
，y轴的第四给定电流与第四实际电流i
y
作差，差值通过y轴PI控制后产生第四给定电压u
y
，所述第四给定电压u
y
位于第二旋转子空间；S104、为零轴确定一个第五给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到零轴的第五实际电流i0，所述第五给定电流与零轴的所述第五实际电流i0作差，差值通过零轴PI控制产生零轴的第五给定电压u0，所述第五给定电压u0位于第三静止子空间；S105、将位于第一旋转子空间的第一给定电压u
q
和第二给定电压u
d
、第二旋转子空间的第三给定电压u
x
和第四给定电压u
y
、第三静止子空间的第五给定电压u0通过P
4r
坐标变换产生第一静止子空间、第二静止子空间和第三静止子空间的电压。
[0008]进一步地，步骤S100
‑
S104中，所述T
4r
坐标变换公式为：== ；
其中，θ由位置编码器单元获取的对称六相交流电机转子的位置角度；i
a1
、i
b1
、i
c1
为第一三相逆变器产生的三相电流；i
a2
、i
b2
、i
c2
为第二三相逆变器产生的三相电流；步骤S105中，所述P
4r
坐标变换公式为：；其中，u
α
、u
β
为第一静止子空间的电压矢量；u
z1
、u
z2
为第二静止子空间的电压矢量，u0为第三静止子空间电压矢量。
[0009]进一步地，步骤S20包括如下步骤：S200、将多个所述参考电压矢量在解耦变换矩阵下进行解耦变换，多个所述参考电压矢量分别投影到α
‑
β、z1
‑
z2和0
‑
‑0+
三个正交子空间；S201、在0
‑
‑0+
正交子空间的所有零序电压为零的所述电压矢量中，选择所述零序电压为零的矢量用于所述参考电压的合成；参考α
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法，其特征在于，包括六个桥臂，以及如下步骤：S10、将对称六相交流电机在旋转坐标系下的电压变换至静止坐标系下的电压；S20、所述对称六相交流电机六个桥臂的不同开关状态组合下合成多个电压矢量，依据零序电压抑制需求，从多个所述电压矢量中选择用于矢量合成参考电压的有效模长矢量和零矢量；S30、参考所述对称六相交流电机转子旋转的位置角度，依据电压矢量在空间中的分布划分扇区，判断合成参考电压矢量所处扇区，计算所述有效模长矢量、零矢量的作用时间，将所述有效模长矢量与所述零矢量进行所述参考电压合成生成脉宽调制波；S40、将生成的所述脉宽调制波信号传递给对称六相交流电机控制六个所述桥臂进行开关动作。2.根据权利要求1所述的一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法，其特征在于，还包括第一三相逆变器、第二三相逆变器，每个三相逆变器设置有3个所述桥臂；步骤S10包括如下步骤：S100、为所述对称六相交流电机确定一个设定转速ω
*
，将所述设定转速ω
*
与所述对称六相交流电机的实际转速ω作差后经转速PI控制得到q轴的第一给定电流；所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到q轴的第一实际电流i
q
；q轴的所述第一给定电流与变换得到的所述第一实际电流i
q
作差，差值通过q轴PI控制后产生q轴的第一给定电压u
q
，所述第一给定电压u
q
位于第一旋转子空间；S101、为d轴确定一个第二给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到d轴的第二实际电流i
d
，d轴的所述第二给定电流与所述第二实际电流i
d
作差，差值通过d轴PI控制后产生d轴的第二给定电压u
d
，所述第二给定电压u
d
位于第一旋转子空间；S102、为x轴确定一个第三给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到x轴的第三实际电流i
x
，x轴的所述第三给定电流与所述第三实际电流i
x
作差，差值通过x轴PI控制后产生x轴的第三给定电压u
x
，所述第三给定电压u
x
位于第二旋转子空间；S103、为y轴确定一个第四给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到y轴的第四实际电流i
y
，y轴的第四给定电流与第四实际电流i
y
作差，差值通过y轴PI控制后产生y轴的第四给定电压u
y
，所述第四给定电压u
y
位于第二旋转子空间；S104、为零轴确定一个第五给定电流，所述第一三相逆变器产生的三相电流i
abc1
和所述第二三相逆变器产生的三相电流i
abc2
经过T
4r
坐标变换得到零轴的第五实际电流i0，所
述第五给定电流与零轴的所述第五实际电流i0作差，差值通过零轴PI控制产生零轴的第五给定电压u0，所述第五给定电压u0位于第三静止子空间；S105、将位于第一旋转子空间的第一给定电压u
q
和第二给定电压u
d
、第二旋转子空间的第三给定电压u
x
和第四给定电压u
y
、第三静止子空间的第五给定电压u0通过P
4r
坐标变换产生第一静止子空间、第二静止子空间和第三静止子空间的电压。3.根据权利要求2所述的一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法，其特征在于，步骤S100
‑
S104中，所述T
4r
坐标变换公式为：==；其中，θ由位置编码器单元获取的对称六相交流电机转子的位置角度； i
a1
、i
b1
、i
c1
为第一三相逆变器产生的三相电流；i
a2
、i
b2
、i
c2
为第二三相逆变器产生的三相电流；步骤S105中，所述P
4r
坐标变换公式为：；其中，u
α
、u
β
为第一静止子空间的电压矢量；u
z1
、u
z2
为第二静止子空间的电压矢量，u0为第三静止子空间电压矢量。4.根据权利要求1所述的一种抑制对称六相交流电机零序电流的方法，其特征在于，步骤S20包括如下步骤：S200、将多个所述电压矢量在解耦变换矩阵下进行解耦变换，多个所述电压矢量分别投影到α
‑
β、z1
‑
z2和0
‑
‑0+
三个正交子空间；S201、在0
‑
‑0+
正交子空间的所有零序...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈泽微，李志坚，周德洪，邹见效，马翠鹏，凡时财，
申请(专利权)人：电子科技大学深圳高等研究院，
类型：发明
国别省市：