[發明專利]一種基于母線電流傳感器的開關磁阻電機相電流重構方法

有效

• 申請號: 201710829599.3
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107681946B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 宋受俊;夏澤坤;彭晨帆
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P25/08
• 分類號: H02P25/08;H02P21/22;H02P27/08
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1.一種基于母線電流傳感器的開關磁阻電機相電流重構方法，其特征在于：模塊化功率變換器由一個三相全橋開關模塊和一個半橋開關模塊組成；三相全橋開關模塊包括一到六號開關管T1～T6，一到六號二極管D1～D6；開關管T1，T3，T5和二極管D1，D3，D5分別組成三個上橋臂，開關管T2，T4，T6和二極管D2，D4，D6分別組成三個下橋臂；半橋開關模塊包括七號開關管T7，八號開關管T8，七號二極管D7和八號二極管D8，開關管T7和二極管D7組成一個上橋臂，開關管T8和二極管D8組成一個下橋臂；三相全橋開關模塊和半橋開關模塊每個上橋臂接直流電源正端，下橋臂接直流電源負端；三相全橋開關模塊的三個上下橋臂連接處引出線分別與開關磁阻電機三相繞組相連，半橋開關模塊的上下橋臂連接處引出線與開關磁阻電機三相繞組連接點N相連；開關磁阻電機驅動系統僅需要一個母線電流傳感器，通過給開關管注入一個PWM信號，將母線電流解耦，實現相電流重構；單相勵磁時，通過向三相全橋開關模塊中的兩個開關管注入PWM信號，得到勵磁相的電流，再通過計算便可得到另一相的電流；兩相重疊導通時，可通過母線電流傳感器直接得到其中一相的電流，而另一相的電流可以通過向半橋開關模塊中的一個開關管注入PWM信號得到；

定義開關磁阻電機A、B、C三相繞組的開通角為θ_onA、θ_onB、θ_onC，關斷角為θ_offA、θ_offB、θ_offC，轉子位置角為θ，脈沖數為n，勵磁電源電壓為Vd，母線電流為i_dc，A、B和C三相繞組電流分別為i_a、i_b、i_c，各相導通角存在重疊，且勵磁順序為BA→A→AC→C→CB→B→BA；所述重構方法的實現過程如下：

當θ_onA≤θ<θ_offB時，A相導通，B相未關斷，T1、T6同時導通，此時A、B兩相繞組串聯勵磁，A相電流i_a＝i_dc；此時給開關管T7注入PWM信號，當T7開通時，B相繞組通過兩條路徑勵磁：一條為+Vd→T7→B相繞組→T6→-Vd，另一條為+Vd→T1→A相繞組→B相繞組→T6→-Vd，此時B相電流i_b＝-i_dc；

當θ_offB≤θ<θ_onC時，B相關斷，T1、T8同時導通，此時A相繞組單獨勵磁，B相繞組退磁，母線電流i_dc＝i_a+i_b；此時給T1、T8注入PWM信號，當T1、T8關斷時，A相繞組通過兩條路徑退磁：一條為-Vd→D2→A相繞組→D7→+Vd，另一條為-Vd→D2→A相繞組→B相繞組→D5→+Vd；第n個脈沖周期低電平時，T1、T8關斷，A相電流i_a(n)＝-i_dc(n)，在下一個脈沖周期PWM低電平到來之前，T1、T8開通，母線電流仍為A、B兩相電流和即i_dc(n+1)＝i_a(n+1)+i_b(n+1)，此時B相電流可以通過i_b(n)≈i_dc(n)+i_dc(n+1)近似得到；

當θ_onC≤θ<θ_offA時，C相導通，A相未關斷，T1、T4同時導通，此時A、C兩相繞組串聯勵磁，C相電流i_c＝-i_dc；此時給開關管T8注入PWM信號，當T8開通時，A相繞組通過兩條路徑勵磁：一條為+Vd→T1→A相繞組→T8→-Vd，另一條為+Vd→T1→A相繞組→C相繞組→T4→-Vd，此時A相電流i_a＝i_dc；

當θ_offA≤θ<θ_onB時，A相關斷，T7、T4同時導通，此時C相繞組單獨勵磁，A相繞組退磁，母線電流i_dc＝-i_a-i_c；此時給T7、T4注入PWM信號，當T7、T4關斷時，C相繞組通過兩條路徑退磁：一條為-Vd→D8→C相繞組→D3→+Vd，另一條為-Vd→D2→A相繞組→C相繞組→D3→+Vd；第n個脈沖周期低電平時，T4、T7關斷，C相電流i_c(n)＝i_dc(n)，下一個脈沖周期PWM低電平到來之前，T4、T7開通，母線電流仍為A、C兩相電流和即i_dc(n+1)＝-i_a(n+1)-i_c(n+1)，此時A相電流可以通過i_a(n)≈-i_dc(n)-i_dc(n+1)近似得到；

當θ_onB≤θ<θ_offC時，B相導通，C相未關斷，T5、T4同時導通，此時C、B兩相繞組串聯勵磁，B相電流i_b＝i_dc；此時給開關管T7注入PWM信號，當T7開通時，C相繞組通過兩條路徑勵磁：一條為+Vd→T7→C相繞組→T4→-Vd，另一條為+Vd→T5→B相繞組→C相繞組→T4→-Vd，此時C相電流i_c＝-i_dc；

當θ_offC≤θ<θ_onA時，C相關斷，T5、T8同時導通，此時B相繞組單獨勵磁，C相繞組退磁，母線電流i_dc＝i_b+i_c；此時給T5、T8注入PWM信號，當T5、T8關斷時，B相繞組通過兩條路徑退磁：一條為-Vd→D6→B相繞組→D7→+Vd，另一條為-Vd→D6→B相繞組→C相繞組→D3→+Vd；第n個脈沖周期低電平時，T5、T8關斷，B相電流i_b(n)＝-i_dc(n)，在下一個脈沖周期PWM低電平到來之前，T5、T8開通，母線電流仍為B、C兩相電流和即i_dc(n+1)＝i_b(n+1)+i_c(n+1)，此時C相電流可以通過i_c(n)≈i_dc(n)+i_dc(n+1)近似得到；

當θ_onA≤θ<θ_offB時，A相導通，B相未關斷，T5、T2同時導通，此時A、B兩相繞組串聯勵磁，A相電流i_a＝-i_dc；此時給開關管T8注入PWM信號，當T8開通時，B相繞組通過兩條路徑勵磁：一條為+Vd→T5→B相繞組→T8→-Vd，另一條為+Vd→T5→B相繞組→A相繞組→T2→-Vd，此時B相電流i_b＝i_dc。