基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法、装置及系统，属于电机驱动控制领域，包括：获得开关磁阻电机在当前开关周期内与电压参考值相对应的旋转电压分量u

【技术实现步骤摘要】
基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法、装置及系统


[0001]本专利技术属于电机驱动控制领域，更具体地，涉及基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]随着产业结构的转型升级，现代工业和装备制造业对动力驱动系统的性能与可靠性的要求日益提升。区别于传统电机，开关磁阻电机将绕组中性点打开，由开绕组电机驱动器进行驱动，绕组的两端分别连接至一个变换器的输出端，具有大容量、高集成度、高电压利用率和高可靠性等技术优势，具有广泛的应用前景，吸引了国内外诸多专家学者的广泛研究。
[0003]然而，由于开绕组电机驱动器的结构，用于驱动开关磁阻电机的两个变换器由同一个电源供电，并由公共的直流母线相连，具有零序电流路径，使得开关磁阻电机的电压调制策略必须同时考虑旋转电压分量和零序电压分量的调制，通过电压调制，可使得开关磁阻电机的各电压分量接近或等于规定的指令值。在传统研究中，通常采用空间矢量脉宽调制方法，分别利用有效矢量和零矢量进行旋转电压分量调制和零序电压分量调制，使得变换器的开关序列复杂，并且将导致较多的开关次数和较大的开关损耗，进而降低开关磁阻电机系统的运行效率，并影响功率器件的使用寿命。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法、装置及系统，其目的在于，通过有效矢量分配，同时实现旋转电压分量和零序电压分量的调制，以降低每一个开关周期内的开关次数，从而降低开关损耗，提升系统运行效率与可靠性。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法，包括：在各开关周期执行以下步骤：
[0006](S1)采集当前开关周期内开关磁阻电机的转子电角度θ
e
和同步旋转坐标系下的电压参考值u
dq0*
后进行坐标变换，得到开关磁阻电机的旋转电压分量u
αβ
和零序电压分量u
z
；
[0007](S2)对旋转电压分量u
αβ
进行分解，得到开关磁阻电机的开绕组电机驱动器中第一变换器和第二变换器的旋转电压分量U
αβ1
和U
αβ2
，并计算当前开关周期内第一变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x1
和T'
y1
，以及第二变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x2
和T'
y2
，使得两个变换器实现零序电压分量u
z
的调制，且输出的旋转电压分量分别为U
αβ1
和U
αβ2
；
[0008]第一有效矢量为产生共模电压幅值为U
dc
/3的有效矢量，第二有效矢量为产生共模电压幅值为2*U
dc
/3的有效矢量；U
dc
为直流母线电压；
[0009](S3)根据作用时间T'
x1
、T'
y1
、T'
x2
和T'
y2
分别计算两个变换器中各桥臂在当前开关
周期内的占空比，剩余时间利用单个零矢量进行填补；
[0010](S4)根据占空比确定两个变换器中各桥臂的开关信号，并输入至开绕组电机驱动器，完成当前开关周期内的电压调制。
[0011]在一些可选的实施例中，步骤(S3)中，当前周期内的剩余时间利用零矢量U0进行填补时，根据作用时间T'
x1
、T'
y1
、T'
x2
和T'
y2
分别计算两个变换器中各桥臂在当前开关周期内的占空比，包括：
[0012]按照如下公式计算变换器中三个桥臂占空比的最大值D
1n
、中间值D
2n
和最小值D
3n
：
[0013][0014]确定变换器所在扇区号后，按照如下对应关系确定变换器中与开关磁阻电机A、B、C相绕组相连的桥臂的占空比D
an
、D
bn
和D
cn
：
[0015][0016]步骤(S3)中，当前周期内的剩余时间利用零矢量U7进行填补时，根据作用时间T'
x1
、T'
y1
、T'
x2
和T'
y2
分别计算两个变换器中各桥臂在当前开关周期内的占空比，包括：
[0017]按照如下公式计算变换器中三个桥臂占空比的最大值D
1n
、中间值D
2n
和最小值D
3n
：
[0018][0019]确定变换器所在扇区号后，按照如下对应关系确定变换器中与开关磁阻电机A、B、C相绕组相连的桥臂的占空比D
an
、D
bn
和D
cn
：
[0020][0021]其中，n的取值为1或2；n＝1时，D
1n
、D
2n
和D
3n
，以及D
an
、D
bn
和D
cn
均为第一变换器中的桥臂占空比；n＝2时，D
1n
、D
2n
和D
3n
，以及D
an
、D
bn
和D
cn
均为第二变换器中的桥臂占空比；T
s
为开关周期；零矢量U0为三个桥臂上开关管均为低电平时的矢量，零矢量U7为三个桥臂上开关管均为高电平时的矢量。
[0022]进一步地，步骤(S2)中，计算当前开关周期内第一变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x1
和T'
y1
，以及第二变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x2
和T'
y2
，包括：
[0023](S21)计算当前开关周期内与第一变换器的旋转电压分量U
αβ1
相对应的第一有效
矢量和第二有效矢量的作用时间T
x1
和T
y1
，以及与第二变换器的旋转电压分量U
αβ2
相对应的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T
x2
和T
y2
；
[0024](S22)计算利用两个变换器的第二有效电压矢量实现对开关磁阻电机的零序电压分量u
z
的调制时，各变换器的第二有效矢量作用时间相对于T
y1
和T
y2
的修正量T
z1
和T
z2
；
[0025](S23)利用修正量T
z1
和T
z2
对作用时间T
x1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法，其特征在于，包括：在各开关周期执行以下步骤：(S1)采集当前开关周期内开关磁阻电机的转子电角度θ
e
和同步旋转坐标系下的电压参考值u
dq0*
后进行坐标变换，得到开关磁阻电机的旋转电压分量u
αβ
和零序电压分量u
z
；(S2)对旋转电压分量u
αβ
进行分解，得到开关磁阻电机的开绕组电机驱动器中第一变换器和第二变换器的旋转电压分量U
αβ1
和U
αβ2
，并计算当前开关周期内第一变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x1
和T'
y1
，以及第二变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x2
和T'
y2
，使得两个变换器实现零序电压分量u
z
的调制，且输出的旋转电压分量分别为U
αβ1
和U
αβ2
；所述第一有效矢量为产生共模电压幅值为U
dc
/3的有效矢量，所述第二有效矢量为产生共模电压幅值为2*U
dc
/3的有效矢量；U
dc
为直流母线电压；(S3)根据作用时间T'
x1
、T'
y1
、T'
x2
和T'
y2
分别计算两个变换器中各桥臂在当前开关周期内的占空比，剩余时间利用单个零矢量进行填补；(S4)根据占空比确定两个变换器中各桥臂的开关信号，并输入至所述开绕组电机驱动器，完成当前开关周期内的电压调制。2.如权利要求1所述的基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法，其特征在于，所述步骤(S3)中，当前周期内的剩余时间利用零矢量U0进行填补时，根据作用时间T'
x1
、T'
y1
、T'
x2
和T'
y2
分别计算两个变换器中各桥臂在当前开关周期内的占空比，包括：按照如下公式计算变换器中三个桥臂占空比的最大值D
1n
、中间值D
2n
和最小值D
3n
：确定变换器所在扇区号后，按照如下对应关系确定变换器中与开关磁阻电机A、B、C相绕组相连的桥臂的占空比D
an
、D
bn
和D
cn
：所述步骤(S3)中，当前开关周期内的剩余时间利用零矢量U7进行填补时，根据作用时间T'
x1
、T'
y1
、T'
x2
和T'
y2
分别计算两个变换器中各桥臂在当前开关周期内的占空比，包括：按照如下公式计算变换器中三个桥臂占空比的最大值D
1n
、中间值D
2n
和最小值D
3n
：确定变换器所在扇区号后，按照如下对应关系确定变换器中与开关磁阻电机A、B、C相绕组相连的桥臂的占空比D
an
、D
bn
和D
cn
：
其中，n的取值为1或2；n＝1时，D
1n
、D
2n
和D
3n
，以及D
an
、D
bn
和D
cn
均为第一变换器中的桥臂占空比；n＝2时，D
1n
、D
2n
和D
3n
，以及D
an
、D
bn
和D
cn
均为第二变换器中的桥臂占空比；T
s
为开关周期；零矢量U0为三个桥臂上开关管均为低电平时的矢量，零矢量U7为三个桥臂上开关管均为高电平时的矢量。3.如权利要求2所述的基于有效矢量的开关磁阻电机电压调制方法，其特征在于，所述步骤(S2)中，计算当前开关周期内第一变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x1
和T'
y1
，以及第二变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x2
和T'
y2
，包括：(S21)计算当前开关周期内与第一变换器的旋转电压分量U
αβ1
相对应的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T
x1
和T
y1
，以及与第二变换器的旋转电压分量U
αβ2
相对应的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T
x2
和T
y2
；(S22)计算利用两个变换器的第二有效电压矢量实现对所述开关磁阻电机的零序电压分量u
z
的调制时，各变换器的第二有效矢量作用时间相对于T
y1
和T
y2
的修正量T
z1
和T
z2
；(S23)利用修正量T
z1
和T
z2
对作用时间T
x1
、T
y1
、T
x2
和T
y2
进行修正，得到当前开关周期内第一变换器的第一有效矢量和第二有效矢量的作用时间T'
x1
和T'...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘醇，俞志跃，倪锴，曲荣海，石昊晨，王双红，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：