相 开关信号Sla~S (8) 根据有功电压参考量Vac;tiv/、无功电压参考量Lac;tiv/、电容充电电压参考量 Vaac；tiv/、输出电压矢量νΜΙαΡ和夹角Θ i，确定调节逆变器的调制电压矢量Vaap，进而通过 SVPWM技术得到调节逆变器的三相开关信号S2a~S 2。； (9) 利用三相开关信号Sla~S i。和S 2a~S 2。经驱动后分别对主逆变器和调节逆变器中 的功率开关器件进行开关控制； 当所述的作用时间Tx大于主逆变器中功率开关器件的开关周期1\时，通过对电机进行 弱磁控制使其进入弱磁运行状态。
2. 根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤（3)中确定电机对应d轴和q轴的电流参考量i/和i/，具体过程如下： 首先，使给定的电机转速ω#减去实际的电机转速ω得到转速误差△ ω，进而对转速 误差Λ ω进行PI调节得到电流参考幅值I/; 然后，根据最大转矩电流比原理通过以下算式计算出电流参考幅值1/的MTPA角 T MTPAi
其中：Φ f为电机的永磁磁链，L jP L 5分别为电机的直轴电感和交轴电感； 最后，根据所述的MTPA角γ MTPA和电流参考幅值I /通过以下关系式确定电流参考量 id*和 i ::
3. 根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤⑷中确定电机对应d轴和q轴的电压参考量V/和V/，具体过程为： 首先，使电流参考量i/减去定子电流矢量I dq的d轴分量i d，并对相减结果进行PI调 节，进而将PI调节的输出结果加上d轴电压补偿量，即得到电机对应d轴的电压参考量V/; 然后，使电流参考量减去定子电流矢量I dq的q轴分量i ,，并对相减结果进行PI调 节，进而将PI调节的输出结果加上q轴电压补偿量，即得到电机对应q轴的电压参考量V:; 其中，d轴电压补偿量z-oLqiyq轴电压补偿量=〇(i])f+Ldid)，1为电机的永磁磁 链，Ld和L ,分别为电机的直轴电感和交轴电感。
4. 根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤（4)中利用夹角β根据以下公式对电压参考量V/和V:进行坐标变换，得到电机的 有功电压参考量V artiv/和无功电压参考量V Mac;tiv/;
5. 根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤（6)中利用电压切割法确定主逆变器的有效电压矢量及其作用时间T x以及主逆变 器的输出电压矢量VMIa e，具体过程如下： 6. 1使有功电压参考量Varfiv/与电容充电电压参考量Vaartiv/相加得到主逆变器的有 功电压参量 ^MIactive ? 6. 2利用夹角Θ i根据以下关系确定主逆变器的有效电压矢量： 若Θ# [-π/6, π/6)，则主逆变器的有效电压矢量=V1 (100)，其所对应的三相开关 信号分别为1、〇、〇,即表示主逆变器A相上桥臂的功率开关器件导通，B相和C相下桥臂的 功率开关器件导通； 若QiG [π/6, π/2)，则主逆变器的有效电压矢量=V2(IlO),其所对应的三相开关信 号分别为1、1、〇,即表示主逆变器A相和B相上桥臂的功率开关器件导通，C相下桥臂的功 率开关器件导通； 若QiG [π/2, 5 π/6)，则主逆变器的有效电压矢量=V3(OlO),其所对应的三相开关 信号分别为〇、1、〇,即表示主逆变器B相上桥臂的功率开关器件导通，A相和C相下桥臂的 功率开关器件导通； 若QiG [5 π/6, 7 π/6)，则主逆变器的有效电压矢量=V4(Oll),其所对应的三相开关 信号分别为〇、1、1，即表示主逆变器B相和C相上桥臂的功率开关器件导通，A相下桥臂的 功率开关器件导通； 若QiG [7 π/6, 3 π/2)，则主逆变器的有效电压矢量=V5(001)，其所对应的三相开关 信号分别为〇、〇、1，即表示主逆变器C相上桥臂的功率开关器件导通，A相和B相下桥臂的 功率开关器件导通； 若0ie [3 JT/2, 11 JT/6)，则主逆变器的有效电压矢量=V6(IOl),其所对应的三相开 关信号分别为1、〇、1，即表示主逆变器A相和C相上桥臂的功率开关器件导通，B相下桥臂 的功率开关器件导通； 6. 3根据以下算式计算主逆变器有效电压矢量的作用时间Tx:
其中：TS为主逆变器中功率开关器件的开关周期，Θ VMI为主逆变器有效电压矢量的位 置角； 6. 4利用所述的作用时间1；根据以下关系确定主逆变器的输出电压矢量V MIa e: 若主逆变器的有效电压矢量=V1(IOO),则VMIa= (2Vdc/3)*(Tx/Ts)，Vmip = 0 ; 若主逆变器的有效电压矢量=1(110)，则VMTa = (Vdc/3)*(TX/Ts)，
若主逆变器的有效电压矢量=V3(OlO)，则VMIa = -(Vdc/3)*(TX/Ts)，
若主逆变器的有效电压矢量=V4(Oll),则VMIa= -(2Vdc/3)*(Tx/Ts)，Vmip= 0 ; 若主逆变器的有效电压矢量=VJ001)，则VMIa = -(Vde/3)*(TX/Ts)，
若丰逆夺器的有效电压矢量=1(101)，则￥"。=以(1[/3)*(1'!￡/%)，
其中：νΜΙα和Vmip分别为输出电压矢量νΜΙαΡ在α-β静止坐标系下的α轴分量和β 轴分量。
6.根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤（7)中通过最佳零矢量选择算法确定主逆变器三相开关信号Sla~S1。的具体过程如 下： 首先，确定主逆变器每相上桥臂功率开关器件的比较值： 若主逆变器的有效电压矢量为V1 (100)、V3 (010)或V5 (001)，则选择零矢量Vtl(OOO)， Vtl(OOO)对应主逆变器每相下桥臂的功率开关器件均导通；在一个开关周期内，将保持开关 状态不变的上桥臂功率开关器件的比较值设置为0,将发生开关动作的上桥臂功率开关器 件的比较值设置为T x/2; 若主逆变器的有效电压矢量为V2 (110)、V4(Oll)或V6(IOl)，则选择零矢量V7(Ill)， V7(Ill)对应主逆变器每相上桥臂的功率开关器件均导通；在一个开关周期内，将保持开关 状态不变的上桥臂功率开关器件的比较值设置为1，将发生开关动作的上桥臂功率开关器 件的比较值设置为（T s-Tx)/2, Ts为主逆变器中功率开关器件的开关周期； 然后，使主逆变器每相上桥臂功率开关器件的比较值与给定的三角波进行比较，所述 的三角波为增减模式，最大幅值为Ts/2 ; 当三角波的幅值小于比较值时，则对应相上桥臂功率开关器件的开关信号给定为1，即 闭合；当三角波的幅值大于比较值时，则对应相上桥臂功率开关器件的开关信号给定为0， 即开通；Sla~S i。对应为主逆变器ABC三相上桥臂功率开关器件的开关信号。
7. 根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤（8)中确定调节逆变器的调制电压矢量V aafi，具体过程如下： 8.1根据以下公式计算电机对应a轴和β轴的电压参考量V/和V/:
8. 2使所述的电压参考量V/和V/分别减去输出电压矢量VMIaf)的a轴分量V m1c^P β轴分量Vmip，得到调节逆变器的初始电压参考量Va/和V a/; 8. 3根据所述的初始电压参考量VaaIP V a/通过以下算式计算出调节逆变器的调制 电压矢量Vaa J3 :
其中：Vaa和Vap分别为调制电压矢量Vaa (3在α-β静止坐标系下的a轴分量和β 轴分量。
8.根据权利要求1所述的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其特征在于：所述 的步骤（9)中对电机进行弱磁控制的具体方法如下： 首先，对作用时间Tx进行低通滤波，使开关周期Ts减去滤波后的输出得到时间误差 ΔΤ，进而对时间误差ΛΤ进行PI调节及限幅后得到弱磁电流Aid，该限幅环节的上限为0， 下限为_I smax，Ismax为电机的最大定子电流； 然后，使步骤（3)中计算得到的对应d轴的电流参考量与弱磁电流Aid相加的结果更 新作为步骤（4)中的电流参考量i/;对步骤（3)中计算得到的对应q轴的电流参考量进 行限幅，使限幅后的输出结果更新作为步骤（4)中的电流参考量，该限幅环节的上限为
【专利摘要】本发明公开了一种基于电压切割法的开绕组永磁同步电机系统弱磁控制方法，其组合应用电压切割法和最佳零矢量选择法，在有限电源条件下通过单个有效电压矢量和零矢量结合方式控制主逆变器输出电压矢量，准确输出系统所需有功功率的同时降低了开关损耗，保持电容电压稳定；相比SVPWM开关损耗降低至原来的1/3，较大程度地提高了系统效率；本发明控制调节逆变器在提供无功的同时还起到补偿主逆变器低开关频率引起的谐波的作用，实现了开绕组电机的高效高性能控制。同时，本发明应用基于有效电压矢量作用时间反馈的弱磁控制，拓宽了电机的运行范围。
【IPC分类】H02P21-00
【公开号】CN104753418
【申请号】CN201510121756
【发明人】孙丹, 林斌
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月19日