[發明專利]基于五橋臂逆變器驅動的雙三相電機系統容錯控制方法

在審

• 申請號: 201810035277.6
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108322118A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 周長攀;周兆吉;孫向東;唐偉
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/24;H02P27/08;H02P29/028
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種基于五橋臂逆變器驅動的雙三相電機系統容錯控制方法，具體方法包括：提出一種五橋臂逆變器驅動雙三相永磁同步電機系統雙零序電壓注入PWM策略，采用均值連續PWM(脈沖寬度調制)方式，并對其母線電壓利用率進行了分析，該策略具有易于實現、可以實現最大母線電壓利用等優點，可以作為正常雙三相電機驅動系統中六橋臂逆變器一相橋臂故障后的一種新的容錯控制方法，與常用缺相容錯運行方法相比，具有不增加定子銅耗、降低轉矩脈動且易于實現等優點。同時公開一種雙三相電機從六橋臂運行在線切換到五橋臂運行的電路拓撲。

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，具體涉及一種基于五橋臂逆變器驅動的雙三相電機系統容錯控制方法。

背景技術

隨著電力電子變換技術的快速發展，多相(相數>3)電機驅動系統及其控制方法在大功率高可靠性交流傳動領域中得到了廣泛的關注。在各類多相電機中，六相電機由于和傳統三相電機具有緊密的聯系而得到了更多的關注。由60°相帶角三相電機裂相后得到的不對稱六相電機(相移30°雙三相電機)由于轉矩脈動更小而具有更大的優勢。適于容錯運行是多相電機的重要應用特點，目前雙三相電機常用的一相開路容錯控制方案為基于降維數學模型的容錯控制策略。首先構建雙三相電機缺相后的降維解耦變換陣，進而建立其缺相數學模型，從而實現多相電機缺相后的矢量控制。該方法雖然實現了缺相電流的解耦矢量控制，但其建模過程比較復雜，且三次諧波磁勢會產生二次和四次轉矩脈動。本發明提出一種五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統。五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統可以作為正常雙三相電機驅動系統中六橋臂逆變器一相橋臂故障后的新型容錯控制方法，該容錯控制策略的最大優勢為雙三相電機本質上還是六相運行，解決了傳統缺相容錯控制方案會增加定子銅耗、三次諧波磁勢會產生轉矩脈動等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于五橋臂逆變器驅動的雙三相電機系統容錯控制方法，解決了現有技術中存在的定子銅耗增大，轉矩脈動較大且實現復雜的問題。

本發明所采用的技術方案是，基于五橋臂逆變器驅動的雙三相電機系統容錯控制方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、首先將雙三相電機系統α-β和z₁-z₂子平面的參考電壓通過矢量空間解耦逆變換得到各相電壓參考值，然后在各相電壓中注入一定的零序分量，最后將得到的各相極電壓與三角載波比較輸出PWM波形；

步驟2、定義五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統的零序電壓，得到五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統的六相電壓表達式；

步驟3、結合三相系統中注入零序電壓的取值范圍，計算雙三相電機系統中六相橋臂需要注入的零序電壓取值范圍；

步驟4、計算五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統采用均值零序注入連續脈寬調制方式下需注入的電壓；

步驟5、對五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統的母線電壓利用率進行分析；

步驟6、提出雙三相電機從六橋臂運行到五橋臂運行的在線切換策略。

本發明的特點還在于，

步驟1具體按照以下步驟實施：

采用均值零序分量注入，如下式所示：

式中u_max、u_mid、u_min分別表示三相相電壓的最大值，中間值和最小值，則最終得到的六相電壓分別為：

對于五橋臂逆變器驅動雙三相電機系統而言，由于C相和F相共用一個橋臂，因此兩套三相系統注入零序電壓后公共相的極電壓必須相等，即u^*_com＝u^*_C＝u^*_F。