【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多相电机领域，涉及矢量控制领域，涉及扩频调制领域，还涉及低振动控制领域。在不改变控制周期和不增加额外开关动作的前提下，实现双三相电机的高频振动抑制的控制方法。
技术介绍
1、多相电机驱动系统具有高功率输出、多控制自由度、以及优异的容错性能等优点，因此在航空航天，舰船推进等领域具有良好的应用前景。其中两套三相绕组互差30°的双三相电机具有较高的转矩密度和更低的电机损耗，具有更多的应用价值。
2、双三相电机在六相电压源逆变器驱动时，功率器件的开通和关断会在开关频率处产生集中的高频谐波，这些高频谐波会引起电机的高频振动。电机的高频振动会影响控制系统的稳定性，也会对电机本体结构造成损坏。
3、抑制高频振动的方式主要有硬件和软件两类。通过硬件的方式会增加系统的体积和成本。软件方式主要有随机开关频率、随机零矢量和改变开关序列。随机开关频率是通过改变控制周期来实现的，其本质是将集中的高频基波扩展到更宽的频带范围内，其高频振动抑制效果取决于控制周期的变化范围，控制周期变化范围越大，高频振动抑制效果越好，但是会带来较大的电流谐波和转矩脉动，同时控制周期的变化会导致pi控制的参数不适用，影响系统的稳定性。随机0矢量是通过随机分配中间零矢量和两侧零矢量的作用时间实现的。但是为了达到较高的电压利用率，电机通常工作在高调制区内，高调制区的零矢量作用时间较短，因此随机零矢量的高频振动抑制效果较差。
4、改变开关序列的方法是保持控制周期固定，有针对性的改变一个控制周期的内各相开关数量和开关顺序。通过改变一个周
技术实现思路
1、本专利技术在每个扇区分别设计了两种不同的开关序列，在每个控制周期通过随机数选择其中的一种开关序列进行脉冲输出。在保持控制频率固定和一个电周期内开关动作次数不变的情况下，降低了高频谐波的幅值，使得电机的高频振动得到抑制。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、双三相电机变开关序列抑制高频振动的控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
4、步骤1：根据双三相电机基波空间的12个大矢量将基波空间分成12个扇区，分别对12个扇区使用对应的最大四矢量设计两种不同的开关序列。
5、步骤2：通过pi控制器和坐标变换，将双三相相电流采样值和位置信息转换为参考电压矢量在基波空间和谐波空间的分量。
6、步骤3：根据参考电压矢量在基波空间的分量uα、uβ判断参考电压矢量在基波空间所对应的扇区。
7、步骤4：根据参考电压矢量在基波空间所在的扇区，选择该扇区对应的最大四矢量，分别计算最大四矢量在一个控制周期内的作用时间t1、t2、t3、t4，以及零矢量的作用时间t00。
8、步骤5：使用线性同余法产生随机数，随机数的范围为0到1。
9、步骤6：随机选择的两种开关序列中的一种，并分配所选序列中各矢量的作用时间。
10、步骤7：根据步骤6中所选序列及各矢量的作用时间，得到各相脉宽调制的比较值，并分别与固定载波周期为ts的三角载波进行比较，得到双三相的脉宽调制信号，通过逆变器输出到电机。
11、步骤1的具体过程为：在双三相的基波空间内，12个大矢量把整个基波平面分成了12个扇区，分别对12个扇区使用对应的最大四矢量设计两种不同的开关序列，所设计的开关序列在一个控制周期内保持对称化但不中心化，同时保证在一个电周期内开关动作次数相较于传统中心化调制方式并不增加。
12、步骤2的具体过程为：在转速外环得到位置信息，通过转速环pi控制器得到电流内环的参考值；在电流内环得到各相电流采样值，通过坐标变换得到基波空间和谐波空间的电流值，再通过电流内环的pi控制器得到基波空间和谐波空间的参考电压值。uα表示参考电压矢量在基波空间α轴的分量；uβ表示参考电压矢量在基波空间β轴的分量；uz1表示参考电压矢量在谐波空间z1轴的分量；uz2表示参考电压矢量在谐波空间z2轴的分量。
13、步骤3的具体过程为：先根据参考电压矢量在基波空间的分量uα、uβ计算当前的参考电角度，然后根据参考电角度确定参考电压矢量在基波空间所对应的扇区。参考电角度θref的计算可以表示为
14、θref＝atan2(uα,uβ)
15、其中，atan2为反正切函数。
16、步骤4的具体过程为：根据参考电压矢量在基波空间所在的扇区，选择该扇区对应的最大四矢量。然后分别计算最大四矢量在一个控制周期内的作用时间t1、t2、t3、t4，以及零矢量的作用时间t00，使得在一个控制周期内作用的电压矢量在基波空间和谐波空间都与参考电压矢量一致。最大四矢量的作用时间计算可以表示为：
17、
18、式中，ty(y＝1,2,3,4)表示第y个电压矢量在一个开关周期内作用的时间；uxy(x＝α,β,z1,z2)表示第y个电压矢量在x轴上的投影；ts表示开关周期。
19、零矢量的作用时间t00可以表示为：
20、t00＝ts-t1-t2-t3-t4
21、步骤5的具体过程为：使用线性同余法产生随机数，随机数的范围为0到1。通过线性同余法得到的随机数r可以表示为
22、
23、其中，mod为取模运算，λ、m为常数，y为中间变量，下标n与n-1分别表示当前时刻和上一时刻。
24、步骤6的具体过程为：根据随机数的大小，选择所在扇区对应步骤1中设计的两种开关序列中的一种，并根据步骤4中扇区对应矢量的作用时间分配所选序列中各矢量的作用时间。
25、步骤7的具体过程为：根据步骤6中所选序列及各矢量的作用时间，得到各相脉宽调制的比较值，每相每个控制周期有两个比较值。当载波值等于比较值1时，开关信号s由0变为1；当载波值等于比较值2时，开关信号s由1变为0。由此得到双三相的脉宽调制信号，通过逆变器输出到电机。
26、本专利技术的有益效果是：
27、1、本专利技术通过改变一个控制周期内开关动作的次数，抑制双三相电机的高频振动。
28、2、本专利技术通过保持固定的控制频率，相较于随机开关频率的方法，提高的系统稳定性，降低了转矩脉动和电流谐波。
29、3、本专利技术在一个电周期内开关动作并不增加，相较于其他变开关序列的方法，减少了开关动作，提高了系统效率。
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1.一种双三相电机变开关序列抑制高频振动的控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤1的具体过程为：在双三相的基波空间内，12个大矢量把整个基波平面分成了12个扇区，分别对12个扇区使用对应的最大四矢量设计两种不同的开关序列，所设计的开关序列在一个控制周期内保持对称化但不中心化，同时保证在一个电周期内开关动作次数相较于传统中心化调制方式并不增加。
3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤2的具体过程为：在转速外环得到位置信息，通过转速环PI控制器得到电流内环的参考值；在电流内环得到各相电流采样值，通过坐标变换得到基波空间和谐波空间的电流值，再通过电流内环的PI控制器得到基波空间和谐波空间的参考电压值。
4.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤3的具体过程为：先根据参考电压矢量在基波空间的分量uα、uβ计算当前的参考电角度，然后根据参考电角度确定参考电压矢量在基波空间所对应的扇区；参考电角度θref的计算可以表示为
5.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤
6.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤5的具体过程为：使用线性同余法产生随机数，随机数的范围为0到1；通过线性同余法得到的随机数R可以表示为
7.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤6的具体过程为：根据随机数的大小，选择所在扇区对应步骤1中设计的两种开关序列中的一种，并根据步骤4中扇区对应矢量的作用时间分配所选序列中各矢量的作用时间。
8.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤7的具体过程为：根据步骤6中所选序列及各矢量的作用时间，得到各相脉宽调制的比较值，每相每个控制周期有两个比较值；当载波值等于比较值1时，开关信号S由0变为1；当载波值等于比较值2时，开关信号S由1变为0；由此得到双三相的脉宽调制信号，通过逆变器输出到电机。
...【技术特征摘要】
1.一种双三相电机变开关序列抑制高频振动的控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤1的具体过程为：在双三相的基波空间内，12个大矢量把整个基波平面分成了12个扇区，分别对12个扇区使用对应的最大四矢量设计两种不同的开关序列，所设计的开关序列在一个控制周期内保持对称化但不中心化，同时保证在一个电周期内开关动作次数相较于传统中心化调制方式并不增加。
3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤2的具体过程为：在转速外环得到位置信息，通过转速环pi控制器得到电流内环的参考值；在电流内环得到各相电流采样值，通过坐标变换得到基波空间和谐波空间的电流值，再通过电流内环的pi控制器得到基波空间和谐波空间的参考电压值。
4.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤3的具体过程为：先根据参考电压矢量在基波空间的分量uα、uβ计算当前的参考电角度，然后根据参考电角度确定参考电压矢量在基波空间所对应的扇区；参考电角度θref的计算可以表示为
5.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，步骤4...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，王晨，吉敬华，陶涛，和阳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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