非正交坐标系下双三相感应电机svpwm控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双三相感应电机的空间矢量脉冲宽度调制算法（SVPWM)，尤其涉 及一种120°坐标系下的双三相感应电机SVPWM控制方法。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，多电平变换器得到了广泛应用，它是目前实现高压大功率的主要途 径之一；与此结构相对应，多相电机调速系统为实现大功率调速另辟蹊径。相对于三相系 统，多相系统有着：低压器件实现大功率，转矩脉动小，系统动、静特性高，系统可靠性高等 诸多优点。双三相感应电机是多相电机应用较多的一种，具有较好的发展前景。
[0003] 将传统三相SVPWM算法直接推广到双三相电机，可得到传统双三相电机SVPWM算 法。由于双三相电机内不存在6k±l(k= 1，3,5……）次谐波旋转磁场，造成定子电路无法 产生对应谐波电流的主磁通电抗，相应的谐波阻抗仅由定子电阻和漏电感组成，一旦绕组 的相电压中含有相应次数的谐波分量，定子电路中将产生很大的谐波电流。该方法虽然有 较高的电压利用率，但由于没有考虑定子电流谐波的抑制，因此将产生很大的定子谐波电 流。
[0004] 为了解决上述问题，采用空间矢量解耦的方法来抑制定子电流谐波，该方法虽然 在很大程度上达到了抑制定子电流谐波的目的，但是算法复杂，实现算法的计算时间大大 增加。
[0005] 由于传统SVPWM算法在判断扇区和计算基本电压矢量作用时间时含有大量的三 角函数和求根运算，且双三相电机本身算法复杂。所以采用传统SVPWM算法的矢量分类技 术将给处理器造成负担。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明的技术方案解决的技术问题是抑制双三相感应电 机的定子电流谐波的同时，减少算法处理的时间。为了提高计算速度，本发明建立了两相互 差120°的非正交K、L坐标系，将矢量分类技术和基于120°坐标系的SVPWM算法相结合， 在抑制双三相电机定子电流谐波的同时，能减少处理器的计算时间。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：
[0008] 矢量分类技术把双三相逆变器看成有共同直流母线的两个完全相同的三相逆变 器，通过在a0坐标系中的两组相差30°电角度的三相参考电压矢量U1'U/来分别获得 (a、b、c)和（A、B、C)两套绕组的参考电压，这样就可直接将三相SVPWM技术应用到双三相 电机，从而实现双三相SVPWM控制。对于对称负载，三相SVPWM算法调制的变流器主要含有 基波和开关频率次谐波，少量的5、7次谐波由系统所设置的死区时间引起。与传统双三相 SVPWM方法相比，矢量分类技术使得双三相电机定子电流谐波得到了一定程度的改善。
[0009] 基于120°的K、L坐标系，可以判断出参考电压矢量所在的扇区；根据"伏秒平衡" 关系求得基本电压矢量的作用时间；再根据每个载波周期内开关次数最少原则，可求出各 相开关的切换时刻，该切换时刻仅是输入信号的线性组合。由推导过程可知，扇区和基本电 压矢量作用时间的概念是为了方便计算而引入的中间量，所有推导的目的是求出各相开关 的切换时刻。由推导结果，根据输入相电压最值可直接求得各相开关的切换时刻，而无需进 行扇区判断和基本电压矢量作用时间的计算。
[0010] 根据本发明提供的一种非正交坐标系下双三相感应电机SVPWM控制方法，包括：
[0011] 通过矢量分类技术，用两个参考电压矢量相差30°的三相SVPWM调节器实现双三 相SVPWM控制；
[0012] 其中，所述矢量分类技术，具体是：把双三相逆变器看成有共同直流母线的两个完 全相同的三相逆变器，通过在坐标系中的两组相差30°电角度的三相参考电压矢量U1'U/ 来分别获得双三相逆变器中（a、b、c)和（A、B、C)两套绕组的参考电压，从而直接将三相 SVPWM技术应用到双三相感应电机，进而实现双三相感应电机SVPWM控制；
[0013] 其中，a、b、c表示所述两套绕组中第一套绕组的a相、b相、c相，A、B、C表示所述 两套绕组中第二套绕组的A相、B相、C相。
[0014] 优选地，所述矢量分类技术，进一步具体为：
[0015] 在无需进行扇区判断和基本电压矢量作用时间计算的情况下，根据每个载波周期 内开关次数最少原则，求出第一套绕组和第二套绕组各相开关的切换时刻，其中，该切换时 刻仅是输入信号的线性组合。
[0016] 优选地，第一套绕组a相、b相、c相的各相开关切换时刻为：
【主权项】
1. 一种非正交坐标系下双=相感应电机SVPWM控制方法，其特征在于： 通过矢量分类技术，用两个参考电压矢量相差30°的=相SVPWM调节器实现双=相 SVPWM控制； 其中，所述矢量分类技术，具体是；把双=相逆变器看成有共同直流母线的两个完全相 同的=相逆变器，通过在坐标系中的两组相差30°电角度的=相参考电压矢量来分 别获得双S相逆变器中（a、b、c)和（A、B、C)两套绕组的参考电压，从而直接将S相SVPWM 技术应用到双=相感应电机，进而实现双=相感应电机SVPWM控制； 其中，a、b、C表示所述两套绕组中第一套绕组的a相、b相、C相，A、B、C表示所述两套 绕组中第二套绕组的A相、B相、C相。
2. 根据权利要求1所述的非正交坐标系下双=相感应电机SVPWM控制方法，其特征在 于，所述矢量分类技术，进一步具体为： 在无需进行扇区判断和基本电压矢量作用时间计算的情况下，根据每个载波周期内开 关次数最少原则，求出第一套绕组和第二套绕组各相开关的切换时刻，其中，该切换时刻仅 是输入信号的线性组合。
3. 根据权利要求2所述的非正交坐标系下双=相感应电机SVPWM控制方法，其特征在 于，第一套绕组a相、b相、C相的各相开关切换时刻为：
其中，X代表a、b或者C相，Ty表示X相开关切换时刻，表示载波周期，U y表示给定 的X相电压，U。表示给定的a相电压，U b表示给定的b相电压，U。表示给定的C相电压，U d。 为直流母线电压。
4. 根据权利要求2所述的非正交坐标系下双=相感应电机SVPWM控制方法，其特征在 于，第二套绕组A相、B相、C相的各相开关切换时刻为：
其中；x代表A、B或者C相，T,表示X相开关切换时亥Ij，T S表示载波周期，U X表示给定 的X相电压，％表不给定的A相电压，U e表不给定的B相电压，U e表不给定的C相电压，U de 为直流母线电压。
5. 根据权利要求1所述的非正交坐标系下双=相感应电机SVPWM控制方法，其特征在 于，所述坐标系为a P直角坐标系，其中，a表示90。坐标系的横轴，0表示90。坐标系 的纵轴。
【专利摘要】本发明提供了一种非正交坐标系下双三相感应电机SVPWM控制方法，通过矢量分类技术，用两个参考电压矢量相差30°的三相SVPWM调节器实现双三相SVPWM控制。本发明根据相电压最值求得各相开关的切换时刻，无需进行扇区和基本电压矢量作用时间的计算，大大简化了算法处理时间。与传统SVPWM算法相比，本发明所提算法可在很大程度上提高处理器的运算速度，能为处理器留出更多的存储空间。
【IPC分类】H02P27-08, H02P25-02
【公开号】CN104601081
【申请号】CN201510018211
【发明人】姜建国, 李洪亮, 罗*, 乔树通
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月14日