一种五相电机脉宽调制方法及五相电机系统技术方案

本申请提供一种五相电机脉宽调制方法及五相电机系统，该方法包括：获取参考电压矢量，参考电压矢量包括：基波参考电压矢量和三次谐波参考电压矢量；根据基波参考电压矢量，确定基波参考电压矢量在基波空间矢量扇区划分图中所在的扇区；根据基波参考电压矢量所在的扇区，选取若干基本电压矢量组合；将若干基本电压矢量组合分别对参考电压矢量进行模拟调制，得到对应的若干组调制时间；从若干组调制时间中选出唯一的一组可行解，选取可行解对应的基本电压矢量组合对五相电机进行调制。该方案可以调制出三次谐波电压，同时可以在额定工况时注入三次谐波电压可以增加基波电压矢量的调制比。制比。制比。

【技术实现步骤摘要】
一种五相电机脉宽调制方法及五相电机系统


[0001]本专利技术属于电机控制
，特别涉及一种五相电机脉宽调制方法及五相电机系统。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有高功率密度、高效率、高转矩密度等优点已经被广泛的应用于航空航天、工业自动化以及电动汽车等领域。虽然现在工业上主要还是三相永磁同步电机，但是由于五相永磁同步电机优异的性能，因此正逐渐成为了研究热点。因为五相电机的矢量脉宽调制中相邻两个矢量的夹角为36
°
，而三相电机中相邻两个矢量的夹角为60
°
，因此在调制过程中，五相永磁同步电机有更小的转矩波动。此外五相永磁同步电机还拥有更大的能量密度。
[0003]在五相永磁同步电机中，现有的空间矢量脉宽调制技术需要通过牺牲母线电压的调制比对电机的三次谐波进行调制。在电机高负荷，高功率工作时，该方法严重影响了母线电压的调制比。

技术实现思路

[0004]本说明书实施例的目的是提供一种五相电机脉宽调制方法及五相电机系统。
[0005]为解决上述技术问题，本申请实施例通过以下方式实现的：
[0006]第一方面，本申请提供一种五相电机脉宽调制方法，该方法包括：
[0007]获取参考电压矢量，参考电压矢量包括：基波参考电压矢量和三次谐波参考电压矢量；
[0008]根据基波参考电压矢量，确定基波参考电压矢量在基波空间矢量扇区划分图中所在的扇区；
[0009]根据基波参考电压矢量所在的扇区，选取若干基本电压矢量组合；
[0010]将若干基本电压矢量组合分别对参考电压矢量进行模拟调制，得到对应的若干组调制时间；
[0011]从若干组调制时间中选出唯一的一组可行解，选取可行解对应的基本电压矢量组合对五相电机进行调制。
[0012]在其中一个实施例中，基波空间矢量扇区划分图包括：五相电机的五相绕组的方向及五相绕组的反方向在基波空间中组成的10条边界，每相邻两条边界的角平分线将基波空间划分的10个扇区。
[0013]在其中一个实施例中，每条边界上均包括由不同开关状态下合成的大矢量、中矢量和小矢量。
[0014]在其中一个实施例中，根据基波参考电压矢量所在的扇区，选取若干基本电压矢量组合，包括：
[0015]根据基波参考电压矢量所在的扇区，确定基本电压矢量的选取范围；
[0016]根据选取原则，在基本电压矢量的选取范围内，筛选若干基本电压矢量组合。
[0017]在其中一个实施例中，根据基波参考电压矢量所在的扇区，确定基本电压矢量的选取范围，包括：
[0018]根据基波参考电压矢量所在的扇区，确定扇区内的边界；
[0019]将边界分别逆时针和顺时针旋转90
°
，形成选取区域；
[0020]选取区域内所有边界的大矢量、中矢量、和小矢量，构成基本电压矢量的选取范围。
[0021]在其中一个实施例中，选取原则包括：
[0022]基本电压矢量组合中所有基本电压矢量均满足最小开关次数原则；
[0023]基本电压矢量组合中包括基波参考电压矢量所在的扇区中的大矢量。
[0024]在其中一个实施例中，从若干组调制时间中选出唯一的一组可行解，包括：
[0025]从若干组调制时间中，选取调制时间全为正数的一组；
[0026]将调制时间全为正数的一组作为可行解。
[0027]在其中一个实施例中，获取参考电压矢量后，方法还包括：
[0028]对参考电压矢量的幅值进行限制，以防出现过调制现象。
[0029]在其中一个实施例中，对参考电压矢量的幅值进行限制包括：
[0030]若基波参考电压矢量的幅值小于或等于第一预设幅值，则基本参考电压矢量的幅值维持不变；其中，第一预设幅值根据母线电压幅值与基波参考电压调制比确定；
[0031]若基本参考电压矢量的幅值大于第一预设幅值，则基本参考电压矢量的幅值设置为第一预设幅值；
[0032]若三次谐波参考电压矢量的幅值小于或等于第二预设幅值，则三次谐波参考电压矢量的幅值维持不变；其中，第二预设幅值根据基波参考电压矢量的幅值与三次谐波参考电压调制比确定；
[0033]若三次谐波参考电压矢量的幅值大于第二预设幅值，则三次谐波参考电压矢量的幅值设置为第二预设幅值。
[0034]第二方面，本申请提供一种五相电机系统，该系统包括五相电机和控制器，控制器执行如第一方面中任一五相电机脉宽调制方法。
[0035]由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，该方案：可以调制出三次谐波电压，因此在电机高负荷运转时，可以保证良好的谐波特性；以及在额定工况时注入三次谐波电压可以增加基波电压矢量的调制比，这对电机功率密度的提升有显著作用。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为五相电机SVPWM矢量分布图；
[0038]图2为NFV
‑
SVPWM算法电压矢量合成原理图；
[0039]图3为本申请提供的五相电机系统的结构示意图；
[0040]图4为本申请提供的五相电机脉宽调制方法的流程示意图；
[0041]图5为本申请提供的矢量扇区划分图；
[0042]图6为本申请提供的参考电压矢量正交分解图；
[0043]图7为本申请提供的调制比与幅值比、相位差的关系图；
[0044]图8为本申请提供的仿真模型图；
[0045]图9为本申请提供的52.6V基波参考电压命令下，A相电压调制图；
[0046]图10为本申请提供的三次谐波矢量滞后180
°
时，本申请方法调制14.2V谐波电压、60.4V基波电压时，A相电压波形仿真图；
[0047]图11为本申请提供的空载工况下A相电压反电势波形图；
[0048]图12为本申请提供的空载工况下相电压反电势波形的傅里叶分析图；
[0049]图13为本申请提供的负载工况下A相电压反电势波形图；
[0050]图14为本申请提供的负载工况下相电压反电势波形傅里叶分析图；
[0051]图15为本申请提供的电机基波与三次谐波的d轴、q轴的矢量位置图；
[0052]图16为FV
‑
SVPWM调制14V谐波电压、59V基波电压时，A相开关的开断状态仿真图；
[0053]图17为FV
‑
SVPWM调制14V谐波电压、59V基波电压时，A相电压波形图；
[0054]图18为本申请调制方法调制59V基波电压时，A相电压波形图；
[0055]图19为本申请调制方法调制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五相电机脉宽调制方法，其特征在于，所述方法包括：获取参考电压矢量，所述参考电压矢量包括：基波参考电压矢量和三次谐波参考电压矢量；根据所述基波参考电压矢量，确定所述基波参考电压矢量在基波空间矢量扇区划分图中所在的扇区；根据所述基波参考电压矢量所在的扇区，选取若干基本电压矢量组合；将所述若干基本电压矢量组合分别对所述参考电压矢量进行模拟调制，得到对应的若干组调制时间；从所述若干组调制时间中选出唯一的一组可行解，选取所述可行解对应的基本电压矢量组合对五相电机进行调制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基波空间矢量扇区划分图包括：五相电机的五相绕组的方向及所述五相绕组的反方向在基波空间中组成的10条边界，每相邻两条边界的角平分线将所述基波空间划分的10个扇区。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每条边界上均包括由不同开关状态下合成的大矢量、中矢量和小矢量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述基波参考电压矢量所在的扇区，选取若干基本电压矢量组合，包括：根据所述基波参考电压矢量所在的扇区，确定基本电压矢量的选取范围；根据选取原则，在所述基本电压矢量的选取范围内，筛选所述若干基本电压矢量组合。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述基波参考电压矢量所在的扇区，确定基本电压矢量的选取范围，包括：根据所述基波参考电压矢量所在的扇区，确定所述扇区内的边界；将所述边界分别逆时针和顺时针旋转90
°
，形成选取区域；所述选取区域内所有边界的大矢量、中矢量、和小矢量，构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙凌辉，孙天夫，王旭，胡坤，江负成，朱松龄，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：