五相逆变器双三相电机系统的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种五相逆变器双三相电机系统的控制 方法。
【背景技术】
[0002] 由于在纺织、造纸、乳钢和轨道交通等行业中的广泛应用，多电机驱动系统及其控 制方法一直是学者们关注的研宄热点。通常所研宄的多电机驱动系统中，每台三相电机均 由一台三相逆变器独立控制，这也是多电机驱动系统中最常用的控制结构。与此同时，随着 多相电机的发展，多相逆变器得到了广泛应用。于是，为了减少开关器件的使用数量，研宄 者提出了基于多相逆变器的新型多电机驱动系统控制结构，例如采用五相逆变器同时控制 两台三相电机，称之为五相逆变器双三相电机系统。图1即显示了五相逆变器双三相电机 系统的基本结构。如图1所示，五相逆变器双三相电机系统包括具有桥臂1~桥臂5的五 相逆变器以及三相电机1、三相电机2,桥臂1中点、桥臂2中点与三相电机1的其中两相绕 组（图中为A、B两相，分别记为ApBj分别连接，桥臂4中点、桥臂5中点与三相电机2的 其中两相绕组（图中为A、B两相，分别记为A 2、B2)分别连接，三相电机1的C相绕组（记 为Q)、三相电机2的C相绕组（记为C 2)同时与桥臂3中点连接，桥臂3通常被称为公共 桥臂，而其余四个桥臂被称为独立桥臂。与传统的两套单逆变器单电机系统相比，五相逆变 器双三相电机系统最鲜明的特点就是省去了两个功率开关器件。
[0003] 由于采用五相逆变器同时控制两台三相电机，因此不能直接使用现有各种适用于 单三相逆变器单三相电机的控制方法。针对五相逆变器双三相电机系统，已提出了一些控 制方法，例如等分法、预设法、查表法等。
[0004] 电流滞环控制方法由于具有结构简单、鲁棒性强等优点，在电机驱动系统中具有 广泛的应用。但是，目前尚无在五相逆变器双三相电机系统中采用电流滞环控制方法的公 开报道。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种五相逆变器双三相 电机系统的控制方法，采用电流滞环控制方式，具有系统结构简单、鲁棒性强以及适用范围 更宽的优点。
[0006] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0007] -种五相逆变器双三相电机系统的控制方法，所述五相逆变器双三相电机系统包 括具有第一~第五桥臂的五相逆变器以及第一三相电机、第二三相电机；第一桥臂、第二 桥臂、第四桥臂、第五桥臂为独立桥臂，其桥臂中点分别连接第一三相电机的两相绕组、第 二三相电机的两相绕组；第三桥臂为公共桥臂，其桥臂中点同时连接第一三相电机的第三 相绕组和第二三相电机的第三相绕组；所述控制方法具体如下：首先利用三相电流滞环控 制方法获取第一三相电机三相绕组的理论开关状态和第二三相电机三相绕组的理论开关 状态；以其所连接的相绕组的理论开关状态分别作为各独立桥臂的实际开关状态，并以与 公共桥臂所连接的两相绕组中相电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关状态作为公共 桥臂的实际开关状态；按照所得到的实际开关状态对第一~第五桥臂进行控制。
[0008] 根据相同发明思路还可得到一种五相逆变器双三相电机系统，具体如下：
[0009] -种五相逆变器双三相电机系统，所述五相逆变器双三相电机系统包括具有第 一~第五桥臂的五相逆变器以及第一三相电机、第二三相电机；第一桥臂、第二桥臂、第四 桥臂、第五桥臂为独立桥臂，其桥臂中点分别连接第一三相电机的两相绕组、第二三相电机 的两相绕组；第三桥臂为公共桥臂，其桥臂中点同时连接第一三相电机的第三相绕组和第 二三相电机的第三相绕组；所述五相逆变器的控制单元包括三相电流滞环控制模块和开关 状态选择模块；三相电流滞环控制模块用于通过三相电流滞环控制方法获取第一三相电机 三相绕组的理论开关状态和第二三相电机三相绕组的理论开关状态；开关状态选择模块用 于生成第一~第五桥臂的实际开关状态并按照所生成的实际开关状态对第一~第五桥臂 进行控制，所述生成第一~第五桥臂的实际开关状态具体如下：以其所连接的相绕组的理 论开关状态分别作为各独立桥臂的实际开关状态，并以与公共桥臂所连接的两相绕组中相 电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关状态作为公共桥臂的实际开关状态。
[0010] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0011] 本发明仅需要在现有或将有的三相电流滞环控制方法基础上进行少量修改即可 实现，适用于各种五相逆变器双三相电机系统，适用范围更宽，实现更简单；
[0012] 本发明继承了传统三相电流滞环控制方法所具有的结构简单、鲁棒性强等优点。
【附图说明】
[0013] 图1为五相逆变器双三相电机系统的结构示意图；
[0014] 图2为【具体实施方式】中本发明控制方法的流程示意图；
[0015] 图3为两台永磁同步电机转速的实验波形；
[0016] 图4是三相电机1转矩的实验波形；
[0017] 图5是三相电机2转矩的实验波形；
[0018] 图6是C1相电流的实验波形；
[0019] 图7是C2相电流的实验波形；
[0020] 图8是公共桥臂电流的实验波形。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0022] 本发明的思路是对现有三相电流滞环控制方法进行改进，使其能适用于五相逆变 器双三相电机系统，从而具有电流滞环控制方法所固有的结构简单、鲁棒性强的优点。
[0023] 本发明五相逆变器双三相电机系统的控制方法，所述五相逆变器双三相电机系统 包括具有第一~第五桥臂的五相逆变器以及第一三相电机、第二三相电机；第一桥臂、第二 桥臂、第四桥臂、第五桥臂为独立桥臂，其桥臂中点分别连接第一三相电机的两相绕组、第 二三相电机的两相绕组；第三桥臂为公共桥臂，其桥臂中点同时连接第一三相电机的第三 相绕组和第二三相电机的第三相绕组；所述控制方法具体如下：首先利用三相电流滞环控 制方法获取第一三相电机三相绕组的理论开关状态和第二三相电机三相绕组的理论开关 状态；以其所连接的相绕组的理论开关状态分别作为各独立桥臂的实际开关状态，并以与 公共桥臂所连接的两相绕组中相电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关状态作为公共 桥臂的实际开关状态；按照所得到的实际开关状态对第一~第五桥臂进行控制。
[0024] 根据相同发明思路还可得到一种五相逆变器双三相电机系统，具体如下：
[0025] -种五相逆变器双三相电机系统，所述五相逆变器双三相电机系统包括具有第 一~第五桥臂的五相逆变器以及第一三相电机、第二三相电机；第一桥臂、第二桥臂、第四 桥臂、第五桥臂为独立桥臂，其桥臂中点分别连接第一三相电机的两相绕组、第二三相电机 的两相绕组；第三桥臂为公共桥臂，其桥臂中点同时连接第一三相电机的第三相绕组和第 二三相电机的第三相绕组；所述五相逆变器的控制单元包括三相电流滞环控制模块和开关 状态选择模块；三相电流滞环控制模块用于通过三相电流滞环控制方法获取第一三相电机 三相绕组的理论开关状态和第二三相电机三相绕组的理论开关状态；开关状态选择模块用 于生成第一~第五桥臂的实际开关状态并按照所生成的实际开关状态对第一~第五桥臂 进行控制，所述生成第一~第五桥臂的实际开关状态具体如下：以其所连接的相绕组的理 论开关状态分别作为各独立桥臂的实际开关状态，并以与公共桥臂所连接的两相绕组中相 电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关状态作为公共桥臂的实际开关状态。
[0026] 为方便起见，下面以图1所示的五相逆变器双三相电机系统为例来对本发明技术 方案进行详细说明。其控制方法流程如图2所示，具体包括以下步骤：
[0027] 1)根据三相电流滞环控制方法得到三相电机1和三相电机2各自的三相绕组的理 论开关状态k A1、kB1、ka和kA2、kB2、1^ 2;其中三相电流滞环控制方法可采用各种现有的或将 有的三相电流滞环控制方法，由于三相电流滞环控制方法为现有广泛应用的成熟技术，此 处不再赘述；
[0028] 2)根据下式得到桥臂1、2、4、5的实际开关状态Sl、s 2、s4、s5:
【主权项】
1. 一种五相逆变器双=相电机系统的控制方法，所述五相逆变器双=相电机系统包括 具有第一~第五桥臂的五相逆变器W及第一=相电机、第二=相电机；第一桥臂、第 二桥臂、第四桥臂、第五桥臂为独立桥臂，其桥臂中点分别连接第一=相电机的两相绕组、 第二=相电机的两相绕组；第=桥臂为公共桥臂，其桥臂中点同时连接第一=相电机的第 =相绕组和第二=相电机的第=相绕组；其特征在于，所述控制方法具体如下；首先利用 =相电流滞环控制方法获取第一=相电机=相绕组的理论开关状态和第二=相电机=相 绕组的理论开关状态；W其所连接的相绕组的理论开关状态分别作为各独立桥臂的实际开 关状态，并W与公共桥臂所连接的两相绕组中相电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关 状态作为公共桥臂的实际开关状态；按照所得到的实际开关状态对第一~第五桥臂进行控 制。
2. -种五相逆变器双=相电机系统，所述五相逆变器双=相电机系统包括具有第一~ 第五桥臂的五相逆变器W及第一=相电机、第二=相电机；第一桥臂、第二桥臂、第四 桥臂、第五桥臂为独立桥臂，其桥臂中点分别连接第一=相电机的两相绕组、第二=相电机 的两相绕组；第=桥臂为公共桥臂，其桥臂中点同时连接第一=相电机的第=相绕组和第 二=相电机的第=相绕组；其特征在于，所述五相逆变器的控制单元包括=相电流滞环控 制模块和开关状态选择模块；=相电流滞环控制模块用于通过=相电流滞环控制方法获取 第一=相电机=相绕组的理论开关状态和第二=相电机=相绕组的理论开关状态；开关状 态选择模块用于生成第一~第五桥臂的实际开关状态并按照所生成的实际开关状态对第 一~第五桥臂进行控制，所述生成第一~第五桥臂的实际开关状态具体如下；W其所连接 的相绕组的理论开关状态分别作为各独立桥臂的实际开关状态，并W与公共桥臂所连接的 两相绕组中相电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关状态作为公共桥臂的实际开关状 态。
【专利摘要】本发明公开了一种五相逆变器双三相电机系统的控制方法，属于电机控制技术领域。本发明控制方法首先利用三相电流滞环控制方法获取两台三相电机各自的三相绕组的理论开关状态；然后从与公共桥臂所连接的两相绕组中选择相电流偏差绝对值较大的相绕组的理论开关状态作为公共桥臂的实际开关状态，而独立桥臂的实际开关状态等于与其所连接的相绕组的理论开关状态；最后以所得到的实际开关状态对五相逆变器进行控制。本发明还公开了一种采用上述控制方法的五相逆变器双三相电机系统。相比现有技术，本发明具有系统结构简单、鲁棒性强以及适用范围更宽的优点。
【IPC分类】H02P5-74
【公开号】CN104682779
【申请号】CN201510115174
【发明人】王伟, 张景皓, 程明
【申请人】东南大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月16日