【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制领域，更具体地，涉及一种奇数相交流电机的共模电压通用抑制方法及系统。
技术介绍
1、近年来，多相电机驱动系统在工业应用中得到了广泛的研究和应用。与传统的三相电机相比，多相交流电机具有相位冗余、低转矩脉动、高转矩密度和较低的开关器件的电压、电流应力等优点，并广泛应用于电动汽车、航空航天和船舶推进等领域。多相电机往往采用多相电压源逆变器驱动，绕组采用y型连接，具有一个中性点。
2、在多相电机驱动系统中，逆变器在脉宽调制技术作用下，逆变器只能工作在离散的开关状态，从而在电机系统中产生高频共模电压。在共模电压激励下，由于共模回路的存在而在电机驱动系统中产生较大的共模漏电流。共模漏电流在系统中流通会引起额外的损耗，增加开关器件的应力，并会在转轴上感应出轴电压而引起轴承损坏。此外，共模电压由于具有很高的dv/dt也会在共模回路中产生共模电磁干扰。共模电压的抑制方法可以分为硬件和软件抑制两种方法。硬件抑制方法通过外加无源或有源滤波器对传播路径进行抑制，而软件抑制通过改变调制策略或拓扑结构对共模电压源进行抑制。软件抑制因其具有较小的成本和较高的功率密度而得到广泛应用。
3、对于偶数相电机，只需要同时输出相同的正、负电平就可以实现共模电压的消除，并且得到了广泛研究。而对于奇数相电机，共模电压无法消除，只能降低共模电压的峰值和频率。共模电压峰值的降低可以降低轴电压可以有效的防止有害轴承电流；共模电压频率的降低可以降低dv/dt，可以很好的抑制共模噪声干扰和共模电流。
4、目前的奇数相电机的共
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种奇数相交流电机的通用抑制方法及系统，旨在解决各种奇数相电机的共模电压带来的电磁干扰，降低共模电压的峰值和频率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种奇数相交流电机的共模电压通用抑制方法，包括以下步骤：
3、步骤一：采样奇数相交流电机的n相电流ix(x＝a,b,c,…,n-1,n)、直流母线电压vdc和转子位置角θ。
4、步骤二：采用坐标变化把n相电流转换为dq坐标系采样电流，通过转子磁链定向对电机进行控制，得到的dq轴参考电压再通过坐标逆变换到n相坐标系，从而得到n相参考电压。
5、步骤三：通过脉冲移相对消来降低共模电压的幅值和频率，对n相参考电压注入合适的零序电压来实现共模电压降幅值和恒定幅值控制，零序电压的大小考虑电压利用率的提升。
6、步骤四：采用锯齿载波比较pwm来实现不对称pwm的实现，最终实现n相系统的共模电压幅值和频率降低。
7、进一步地，所述步骤二中的坐标变换方法为：
8、对采样的电流信号进行矢量空间的解耦变换，下式为解耦变换原理。奇数相电机的任意参数x(x＝u,i,ψ…)都可以通过下式分解到新的n个变量集合，其中基波和第(2nk±1)次谐波映射到α-β平面，第(2nk±(2l±1))次谐波映射到x2l+1-y2l+1平面，其中k＝1,2,3…，l＝1,2,…(n-3)/2。
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10、通过上式可以把n相电流进行矢量分解，从而得到两相静止坐标系电流iα和iβ，然后再通过下式把静止两相坐标系转换到旋转正交坐标系：dq坐标系。
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12、本专利技术的奇数相交流电机的共模电压抑制方法可以用于同步电机和异步电机，因此本专利技术仅以异步电机为例进行分析。异步电机采用传统的转子磁链定向控制，包括磁链外环、转速外环和电流内环控制。磁链外环得到d轴的参考电流i*d，转速外环得到q轴参考电流i*q。电流内环得到dq轴的参考电压u*d和u*d，再通过坐标逆变器得到n相参考电压，然后通过共模电压抑制算法得到控制系统的n相pwm信号。
13、进一步地，所述步骤三的脉冲移相相消方法来降低共模电压幅值的原理为：
14、为了抑制谐波电压引起的额外损耗，n相电压的调制波应只含有基波电压和零序电压。当定义调制比m为基波电压相对于vdc/2的比值时，n相电机的调制波如下式所示，其中uz为零序电压：
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16、占空比和调制比的关系满足dx＝0.5(ux+1)，则n相高电平占空比之和dsum+和低电平占空比之和dsum-分别为：
17、
18、由上式可知，高电平、低电平占空比之和仅由零序电压uz唯一决定。下式为n相电机的共模电压定义，其中开关函数si＝1时此相桥臂输出高电平，开关函数si＝-1时此相桥臂输出低电平。由于桥臂输出电压只能为vdc/2和-vdc/2，所以系统的共模电压波形为阶跃波形。开关函数之和满足因此共模电压最大峰值为±vdc/2，共模电压最小峰值为±vdc/2n。
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20、如果把高电平脉冲按照绕组顺序首尾连接，则低电平脉冲也会随之首尾连接。所有脉冲首尾连接之后，将会使得共模电压峰值为最小峰值，且一个开关周期共模电压仅动作一次。为了使共模电压幅值为最小峰值，零序电压uz的取值范围为：
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22、当零序电压uz满足上式时，在脉冲移相对齐后共模电压幅值仅为最小值。共模电压峰值降低步骤为：
23、1.限制n相电机的零序电压满足上式，对零序电压进行控制以提高最大调制比。
24、2.把所有相的脉冲按照绕组顺序排列，并以a相pwm信号高电平居中对齐作为起点。
25、3.对b相脉冲进行移相，使b相脉冲的上升沿对齐a相脉冲的下降沿，然后再对下一个脉冲进行移相，使下一个脉冲的上升沿对齐上一个脉冲的下降沿，最终使所有脉冲依次首尾相连起来，实现所有脉冲的移相对齐。
26、通过以上步骤既可以实现共模电压的峰值和频率的降低。此外，根据零序电压的大小，本专利技术的共模电压抑制方法公用三种模式：cmvr1，cmvr2和cmvr3。cmvr1是指共模电压幅值为正、负最小幅值，即±vdc/2n，且一个开关周期仅变动一次；cmvr2是指共模电压恒定为正的最小幅值，即vdc/2n；cmvr3是指共模电压恒定为负的最小幅值，即-vdc/2n。定义umax和umin分别为n相电机调制波的最大值和最小值，则三种共模电压幅值降低模式的零序电压uz1、uz2和uz3分别为：
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1.一种奇数相交流电机的共模电压通用抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的坐标变换方法为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的通过转子磁链定向控制包括磁链外环、转速外环和电流内环控制；磁链外环得到d轴的参考电流i*d，转速外环得到q轴参考电流i*q；电流内环得到dq轴的参考电压u*d和u*d，再通过坐标逆变器得到n相参考电压，然后通过共模电压抑制算法得到控制系统的n相PWM信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三的脉冲移相相消包括：
5.一种奇数相交流电机的共模电压通用抑制系统，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述坐标变换为：
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通过转子磁链定向控制包括磁链外环、转速外环和电流内环控制；磁链外环得到d轴的参考电流i*d，转速外环得到q轴参考电流i*q；电流内环得到dq轴的参考电压u*d和u*d，再通过坐标逆变器得到n相参考电压，然后通过共模
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述脉冲移相相消包括：
...【技术特征摘要】
1.一种奇数相交流电机的共模电压通用抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的坐标变换方法为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的通过转子磁链定向控制包括磁链外环、转速外环和电流内环控制；磁链外环得到d轴的参考电流i*d，转速外环得到q轴参考电流i*q；电流内环得到dq轴的参考电压u*d和u*d，再通过坐标逆变器得到n相参考电压，然后通过共模电压抑制算法得到控制系统的n相pwm信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三的脉冲移...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋栋，马亚飞，刘自程，王鹏业，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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