一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法技术

一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法，涉及电机控制技术领域。本发明专利技术是为了解决五相电机解耦容错算法中，缺相状态下的逆变器由于空间电压维度的缺失，使五相电机的双平面空间矢量的数量、幅值和相角发生较大变化，分散且复杂的问题。本发明专利技术包含单相开路缺相调制方法，解决由于缺相故障矢量分散且复杂、空间矢量调制难的问题，通过简化矢量分布、降低调制谐波和优化调制范围，实现且保证五相逆变器缺相输出电压的完整性。证五相逆变器缺相输出电压的完整性。证五相逆变器缺相输出电压的完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法


[0001]本专利技术属于电机控制


技术介绍

[0002]随着越来越多的大功率液压机械化设备开始电气化改造，新能源汽车的不断崛起，电气化改造及电驱动设备对电机驱动系统提出更多要求。多相电机具有更低转矩脉动、更强容错能力及多维空间控制等优势，其高容错运行能力使其广泛适用于航空、航海、大型工业设备及新能源越野车等高可靠性应用领域。逆变器开路或电机缺相容错运行对军事和工业设备可靠性提升具有重要意义。无论是电机绕组熔断、连接线路断线、逆变器桥臂故障均可等效为逆变器的缺相输出问题。所以在五相电机解耦容错算法中，缺相状态下的逆变器由于空间电压维度的缺失，使五相电机的双平面空间矢量的数量、幅值和相角发生较大变化，分散且复杂。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决五相电机解耦容错算法中，缺相状态下的逆变器由于空间电压维度的缺失，使五相电机的双平面空间矢量的数量、幅值和相角发生较大变化，分散且复杂的问题，现提供一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法。
[0004]一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法，具体为：
[0005]步骤一：在电机逆变器缺相故障状态下，分别计算基波空间和谐波空间下故障状态的故障电压矢量；
[0006]步骤二：将同一空间中位于同一象限区域或同一个象限半轴上的两个故障电压矢量合成为预合成矢量；
[0007]步骤三：分别计算各空间内每个故障电压矢量的时间占比，所述故障电压矢量的时间占比为故障电压矢量的作用时间与其合成的预合成矢量的作用时间之比；
[0008]步骤四：将各空间内位于象限半轴上未进行合成的故障电压矢量均作为预合成矢量；
[0009]步骤五：分别计算每个预合成矢量的作用时间；
[0010]步骤六：根据每个故障电压矢量的时间占比和对应预合成矢量的作用时间计算故障电压矢量的作用时间；
[0011]步骤七：将同一空间内相邻两个预合成矢量之间的区域划分为一个扇区，将当前脉宽调制周期下各空间的参考驱动电压矢量所在扇区作为参考扇区，根据各空间下参考扇区内故障电压矢量的作用时间分别计算基波平面和谐波平面下非故障相的导通时间；
[0012]步骤八：将基波平面和谐波平面下非故障相的导通时间进行叠加，并将叠加结果作为当前五相逆变器缺相电压矢量调制信号输入至五相逆变器完成调制。
[0013]进一步的，上述步骤二中，根据下式将两个故障电压矢量合成为预合成矢量：
[0014][0015]其中，U
xk1
和U
xk2
分别为同一空间中位于同一象限区域或同一个象限半轴上的两个故障电压矢量，U
Vk
为U
xk1
和U
xk2
合成的预合成矢量，T
xk1
、T
xk2
、T
Vk
分别为U
xk1
、U
xk2
、U
Vk
的作用时间。
[0016]进一步的，上述步骤三中，使谐波空间下β轴电压为零，获得故障电压矢量的时间占比：
[0017][0018]其中，U
31
、U
32
分别为U
xk1
、U
xk2
的谐波伴生矢量，θ
31
、θ
32
分别为U
31
、U
32
的矢量角度。
[0019]进一步的，上述步骤五中，利用下式分别计算每个预合成矢量的作用时间：
[0020][0021]其中，U
r
为参考驱动电压矢量，θ为U
r
转过的角度，T
s
为脉宽调制周期时间，θ
k
为第k个扇区所覆盖的角度，U
Vk1
和U
Vk2
分别为划分第k个扇区的两个预合成矢量，T
Vk1
和T
Vk2
分别为U
Vk1
和U
Vk2
的作用时间。
[0022]进一步的，上述步骤六中，计算故障电压矢量的作用时间，包括：
[0023]当预合成矢量U
Vk
由故障电压矢量U
xk1
和U
xk2
合成时，则U
xk1
和U
xk2
的作用时间根据下式获得：
[0024][0025]其中，T
xk1
、T
xk2
、T
Vk
分别为U
xk1
、U
xk2
、U
Vk
的作用时间，j
xk1
和j
xk2
分别为U
xk1
和U
xk2
的时间占比；
[0026]当预合成矢量U
Vk
为象限半轴上的故障电压矢量U
xk
时，则U
xk
的作用时间等于U
Vk
的作用时间。
[0027]本专利技术提出了一种基于预合成矢量的五相电压源逆变器缺相输出电压矢量调制方法，包含单相开路缺相调制方法，解决由于缺相故障矢量分散且复杂、空间矢量调制难的问题，通过简化矢量分布、降低调制谐波和优化调制范围，实现且保证五相逆变器缺相输出电压的完整性。专利技术的优点如下：
[0028]简化分散的双空间故障矢量分布，基于预合成矢量建立了全新矢量分布，将复杂的矢量分布规律化，且预合成矢量在谐波空间的β轴伴生谐波为零，解决了故障矢量的谐波伴生问题。
附图说明
[0029]图1为五相电机电压源逆变器驱动结构图；
[0030]图2为五相电机电压矢量分布图，(a)表示基波空间，(b)表示谐波空间；
[0031]图3为逆变器缺相故障矢量分布图，(a)表示基波空间，(b)表示谐波空间；
[0032]图4为预合成矢量的分布图，(a)表示基波空间，(b)表示谐波空间；
[0033]图5为基波平面缺相故障空间矢量调制的开关信号示意图；
[0034]图6为基于预合成矢量的缺相故障空间矢量调制实现方法框图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]在实际应用时，需要根据相关诊断技术得到开路故障来确定所缺相，针对不同缺相条件分析不同缺相条件下的电压空间矢量的数量、幅值及相角；进而采用优化、合成等方法简化调制减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法，其特征在于，具体为：步骤一：在电机逆变器缺相故障状态下，分别计算基波空间和谐波空间下故障状态的故障电压矢量；步骤二：将同一空间中位于同一象限区域或同一个象限半轴上的两个故障电压矢量合成为预合成矢量；步骤三：分别计算各空间内每个故障电压矢量的时间占比，所述故障电压矢量的时间占比为故障电压矢量的作用时间与其合成的预合成矢量的作用时间之比；步骤四：将各空间内位于象限半轴上未进行合成的故障电压矢量均作为预合成矢量；步骤五：分别计算每个预合成矢量的作用时间；步骤六：根据每个故障电压矢量的时间占比和对应预合成矢量的作用时间计算故障电压矢量的作用时间；步骤七：将同一空间内相邻两个预合成矢量之间的区域划分为一个扇区，将当前脉宽调制周期下各空间的参考驱动电压矢量所在扇区作为参考扇区，根据各空间下参考扇区内故障电压矢量的作用时间分别计算基波平面和谐波平面下非故障相的导通时间；步骤八：将基波平面和谐波平面下非故障相的导通时间进行叠加，并将叠加结果作为当前五相逆变器缺相电压矢量调制信号输入至五相逆变器完成调制。2.根据权利要求1所述的一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法，其特征在于，步骤二中，根据下式将两个故障电压矢量合成为预合成矢量：其中，U
xk1
和U
xk2
分别为同一空间中位于同一象限区域或同一个象限半轴上的两个故障电压矢量，U
Vk
为U
xk1
和U
xk2
合成的预合成矢量，T
xk1
、T
xk2
、T
Vk
分别为U
xk1
、U
xk2
、U
Vk
的作用时间。3.根据权利要求2所述的一种基于预合成矢量的五相逆变器缺相电压矢量调制方法，其特征在于，步骤三中，使谐波空间下β轴电压为零，获得故障电压矢量的时间占比：其中，U
31
、U
32
分别为U
xk1

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国栋，卢山，约翰逊，唐丽静，徐小野，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：