一种基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法

本发明属于电机，具体涉及一种基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法。

背景技术：

1、永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmachine，pmsm)以其高效率、高功率密度和动态响应快的优点得以快速发展，在航空航天、电动汽车、家用电器等领域获得了广泛应用。然而传统永磁同步电机由于永磁材料(如钕铁硼)的高矫顽力特性，电机内的气隙磁场基本保持恒定，为其在高速区的弱磁调速带来了挑战。在弱磁调速的过程中，不仅会出现额外的励磁损耗，还会降低高速区的运行效率，同时还会带来发热的问题，影响电机的参数。故以实现永磁电机气隙磁场的有效调节为目标的可调磁通永磁电机一直是电机研究领域的热点和难点。可变磁通记忆电机(variablefluxmagnetmemorymotor，vfmm)使用了低矫顽力永磁体，这类永磁体可以通过调磁电流脉冲改变其磁化状态，并且在调磁脉冲消失后保持在该磁化水平，从而真正意义上实现了可变磁通。

2、根据其产生调磁磁动势(magneticmotiveforce，mmf)的方式，可分为交流调磁型vfmm和直流调磁型vfmm。交流调磁型vfmm一般采用在d轴上施加调磁电流脉冲进行调磁，但由于实际运行中d轴电流可能并不为0，可能导致出现意外退磁的情况。直流调磁型vfmm通常单独放置一套调磁绕组来调节低矫顽力永磁体的磁化状态，其优点在于电枢绕组和调磁绕组彼此独立，便于在线调磁控制，但同时会使得电机结构往往较为复杂。同时需要额外的直流电源对调磁绕组进行供电，由于直流电源仅在调磁时进行工作，故此种方法有着成本较高直流电源利用率很低的问题。

3、开绕组电机(openwindingelectricmachine，owem)系统将电机中性点打开，采用双侧逆变器供电，可以将系统的输出电压提升一倍。此外，开绕组电机系统还具有良好的容错性，灵活性和适应性。开绕组电机的拓扑结构一般可分为共直流母线，隔离直流母线和混合供电型。共直流母线只需要一个电源对两个逆变进行供电，减少了系统的体积以及成本，并且可以对三相绕组进行独立控制。但其结构中存在零序通路，即使在零序激励很小的情况下也会产生较大的零序电流，从而引起额外损耗和转矩脉动，最终降低系统的效率和稳定运行能力。隔离直流母线需要采用两个直流电源，增加了电机系统的成本，但两个直流电源的幅值是任意的，可以灵活地进行调节以控制电机，并且此结构不存在零序电流的通路，所以即使有零序电压激励也不会产生零序电流。混合供电结构仅使用一个电源，同时该结构也不存在零序通路，其基本运行思路就是让与电容器相连的逆变器只处理无功功率，在不使用额外直流电源的情况下提高所需的电压水平。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，解决了现有技术中传统直流调磁型记忆电机需要额外直流电源且该直流电源利用率较低，以及直流调磁型记忆电机在稳态运行时出现意外磁化或退磁的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，该调磁方法是在直流调磁型记忆电机进行瞬态调磁时，采用180°解耦的电压分配方式将施加在所述直流调磁型记忆电机的电压矢量拆分成幅值相同、相位相反的两个小电压矢量，并用两个电压源逆变器分别合成这两个小电压矢量；通过对两个小电压矢量调制做出零矢量重新分配的改变，使得施加在调磁绕组上的电压值是恒定的，通过控制h桥电路中电力电子器件的开关对所述调磁绕组施加正向或反向直流电压，对所述直流调磁型记忆电机中的低矫顽力永磁体进行充磁或去磁操作。

4、进一步地，所述调磁方法的拓扑结构包括第一电压源逆变器、第二电压源逆变器以及h桥电路；输入电源直接接到所述第一电压源逆变器和所述第二电压源逆变器的直流母线上，所述第一电压源逆变器和所述第二电压源逆变器的输出端共同为所述直流调磁型记忆电机供电；同时，所述第一电压源逆变器和所述第二电压源逆变器的输出的任意一相对所述调磁绕组的所述h桥电路进行供电。

5、进一步地，所述h桥电路的电力电子器件开关情况是由所述直流调磁型记忆电机需要进行的调磁操作、以及所述第一电压源逆变器与所述第二电压源逆变器各自合成电压矢量所属扇区决定的。

6、进一步地，所述零矢量分配是基于180°解耦的电压分配方式，采用在三个扇区内使用开关方式为000的零矢量调制，同时在另外三个扇区内使用开关方式为111的零矢量调制的特定零矢量分配方式。

7、进一步地，所述直流调磁型记忆电机需要进行充磁操作时，控制所述h桥电路对所述调磁绕组施加正向直流电压。

8、进一步地，所述直流调磁型记忆电机需要进行退磁操作时，控制所述h桥电路对调磁绕组施加反向直流电压。

9、进一步地，所述调磁方法仅针对所述直流调磁型记忆电机的调磁瞬态过程，而在所述直流调磁型记忆电机的稳态运行中，所述h桥电路则不参与运行。

10、本发明的有益效果：

11、1、本发明提供的调磁方法既可以解决传统直流调磁型记忆电机需要额外直流电源且该直流电源利用率较低的问题，又能保证直流调磁型记忆电机在稳态运行时不会出现意外磁化或退磁的现象。

12、2、本发明提供的拓扑结构可以降低电力电子器件的功率等级，提高直流电压的利用率。

13、3、本发明提出的特定零矢量分配方式，可以使得在输出恒定直流电压的情况下，使得h桥上的电力电子开关器件的开关次数达到最小，减少了对电力电子器件的损耗，延长了电力电子器件的寿命。

技术特征：

1.一种基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，该调磁方法是在直流调磁型记忆电机进行瞬态调磁时，采用180°解耦的电压分配方式将施加在所述直流调磁型记忆电机的电压矢量拆分成幅值相同、相位相反的两个小电压矢量，并用两个电压源逆变器分别合成这两个小电压矢量；通过对两个小电压矢量调制做出零矢量重新分配的改变，使得施加在调磁绕组上的电压值是恒定的，通过控制h桥电路中电力电子器件的开关对所述调磁绕组施加正向或反向直流电压，对所述直流调磁型记忆电机中的低矫顽力永磁体进行充磁或去磁操作。

2.根据权利要求1所述的基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述调磁方法的拓扑结构包括第一电压源逆变器、第二电压源逆变器以及h桥电路；输入电源直接接到所述第一电压源逆变器和所述第二电压源逆变器的直流母线上，所述第一电压源逆变器和所述第二电压源逆变器的输出端共同为所述直流调磁型记忆电机供电；同时，所述第一电压源逆变器和所述第二电压源逆变器的输出的任意一相对所述调磁绕组的所述h桥电路进行供电。

3.根据权利要求2所述的基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述h桥电路的电力电子器件开关情况是由所述直流调磁型记忆电机需要进行的调磁操作、以及所述第一电压源逆变器与所述第二电压源逆变器各自合成电压矢量所属扇区决定的。

4.根据权利要求1所述的基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述零矢量分配是基于180°解耦的电压分配方式，采用在三个扇区内使用开关方式为000的零矢量调制，同时在另外三个扇区内使用开关方式为111的零矢量调制的特定零矢量分配方式。

5.根据权利要求1所述的基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述直流调磁型记忆电机需要进行充磁操作时，控制所述h桥电路对所述调磁绕组施加正向直流电压。

6.根据权利要求1所述的基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述直流调磁型记忆电机需要进行退磁操作时，控制所述h桥电路对调磁绕组施加反向直流电压。

7.根据权利要求1所述的基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，其特征在于，所述调磁方法仅针对所述直流调磁型记忆电机的调磁瞬态过程，而在所述直流调磁型记忆电机的稳态运行中，所述h桥电路则不参与运行。

技术总结
本发明属于电机技术领域，公开一种基于特定零矢量分配的直流调磁型记忆电机调磁方法，该调磁方法是在直流调磁型记忆电机进行瞬态调磁时，采用180°解耦电压分配方式将施加在所述直流调磁型记忆电机的电压矢量拆分成幅值相同、相位相反的两个小电压矢量，并用两个电压源逆变器分别合成这两个小电压矢量；对两个小电压矢量调制做出零矢量重新分配的改变，使得施加在调磁绕组上电压值恒定，控制H桥电路对所述调磁绕组施加正向或反向直流电压，对所述直流调磁型记忆电机中永磁体进行充磁或去磁操作。解决传统直流调磁型记忆电机需要额外直流电源且该直流电源利用率较低的问题，保证直流调磁型记忆电机稳态运行时不会出现磁化或退磁现象。

技术研发人员：阳辉,伊禹名,林鹤云
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12