[發明專利]一種雙電機三橋臂逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 201810054389.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108233783B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 林海;陳俊碩;周熙煒;陳金平;鞏建英;龔賢武;司利云;李耀華
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02P6/04
• 分類號: H02P6/04;H02P21/28;H02P21/14;H02P21/20;H02P27/08;H02M7/5387
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種雙電機三橋臂逆變器的控制方法，其特征在于，所述雙電機三橋臂逆變器包括控制器、三相電機M1、三相電機M2和三橋臂逆變器；

三橋臂逆變器包括三個并聯的逆變器橋臂，逆變器橋臂連接同一個直流電源，每個逆變器橋臂均包括三個串聯的功率開關管，每個逆變器橋臂上相鄰兩個功率開關管之間為中點，三相電機M1的三個繞組分別連接于三個逆變器橋臂同一側的中點，三相電機M2的三個繞組分別連接于三個逆變器橋臂另一個的中點；

控制器包括電流傳感器、電壓傳感器和依次連接的速度調節模塊、PI控制器、轉矩估計單元、轉矩滯環控制器、電壓矢量選擇開關和PWM生成單元，電壓矢量選擇開關還連接有磁鏈滯環控制器，磁鏈滯環控制器連接有磁鏈估計單元,電流傳感器連接于三相永磁同步電機的電樞繞組端口，用于檢測兩個三相永磁同步電機的三相電流；三橋臂逆變器包括并聯的逆變器橋臂L1、逆變器橋臂L2和逆變器橋臂L3，逆變器橋臂L1包括串聯的功率開關管T1、功率開關管T4和功率開關管T7，逆變器橋臂L2包括串聯的功率開關管T2、功率開關管T5和功率開關管T8，逆變器橋臂L3包括串聯的功率開關管T3、功率開關管T6和功率開關管T9；三相電機M1的繞組A連接于逆變器橋臂L1的功率開關管T1與功率開關管T4之間的中點a，三相電機M1的繞組B連接于逆變器橋臂L2的功率開關管T2與功率開關管T5之間的中點b，三相電機M1的繞組C連接于逆變器橋臂L3的功率開關管T3與功率開關管T6之間的中點c；三相電機M2的繞組U連接于逆變器橋臂L1的功率開關管T7與功率開關管T4之間的中點x；三相電機M2的繞組V連接于逆變器橋臂L2的功率開關管T5與功率開關管T8之間的中點y，三相電機M2的繞組W連接于逆變器橋臂L3的功率開關管T6與功率開關管T9之間的中點z；

包括以下步驟：首先分別獲取三相電機M1和三相電機M2的轉子轉速ω₁和ω₂、電機轉矩T_e1和T_e2以及磁鏈幅值ψ_s1和ψ_s2；

根據三相電機M1和三相電機M2的給定參考轉速ω₁^*、ω₂^*與轉子轉速ω₁、ω₂經過速度調節模塊后得到轉速誤差e_ω1、e_ω2，轉速誤差e_ω1、e_ω2經過PI控制器得到三相電機M1和三相電機M2的給定參考轉矩T_e1^*、T_e2^*，三相電機M1和三相電機M2給定參考轉矩T_e1^*、T_e2^*和電機轉矩T_e1、T_e2分別經過兩個轉矩估計單元得到三相電機M1和三相電機M2的轉矩誤差e_T1、e_T2，轉矩誤差e_T1、e_T2經轉矩滯環控制器后得到轉矩控制信號φ₁、φ₂；具體的，通過電流傳感器和電壓傳感器分別檢測三相電機M1、三相電機M2的三相電流I_A、I_B、I_C和I_U、I_V、I_W和直流電源電壓V_dc并將檢測到的三相電流I_A、I_B、I_C和I_U、I_V、I_W和直流電源電壓V_dc傳送至中控單元，分別得到三相電機M1和三相電機M2的轉子轉速ω₁和ω₂、電機轉矩T_e1和T_e2以及磁鏈幅值ψ_s1和ψ_s2；

根據三相電機M1和三相電機M2的定參考磁鏈幅值為ψ_s1^*、ψ_s2^*和磁鏈幅值ψ_s1和ψ_s2分別經過兩個磁鏈估計單元得到三相電機M1和三相電機M2的磁鏈誤差e_ψ1、e_ψ2，磁鏈誤差e_ψ1、e_ψ2經磁鏈滯環控制器后得到磁鏈控制信號τ₁、τ₂；設定三相電機M1的給定參考轉速ω₁^*，通過給定參考轉速ω₁^*與實際轉子轉速ω₁經過計算后得到轉速誤差e_ω1；設定三相電機M2的給定參考轉速ω₂^*，通過給定參考轉速ω₂^*與實際轉子轉速ω₂經過計算后得到轉速誤差e_ω2；

計算如下公式：

轉速誤差e_ω1、e_ω2經過PI控制器得到三相電機M1和三相電機M2的參考轉矩T_e1^*、T_e2^*，如下公式：

式中，K₁、K₂為正值比例常數，K₃、K₄為正值積分常數；

最后根據得到的轉矩控制信號、磁鏈控制信號和三相電機M1和三相電機M2的轉子位置信號選擇電壓矢量選擇開關的開關觸發信號，開關觸發信號經過PWM生成單元計算得到三橋臂逆變器上的九個開關的實際觸發信號，即可實現對三相電機M1和三相電機M2的控制；

設定三相電機M1的參考定子磁鏈幅值ψ_s1^*，三相電機M2的參考定子磁鏈幅值ψ_s2^*：

式中，ψ_f1、ψ_f2為轉子磁鏈常數；

將參考轉矩T_e1^*和電機轉矩T_e1通過轉矩估計單元得到的三相電機M1的轉矩誤差e_T1，將參考轉矩T_e2^*和電機轉矩T_e2通過轉矩估計單元得到的三相電機M2的轉矩誤差e_T2；

將三相電機M1的給定參考磁鏈幅值為ψ_s1^*和磁鏈幅值ψ_s1經過磁鏈估計單元得到三相電機M1的磁鏈誤差e_ψ1；將三相電機M2的給定參考磁鏈幅值為ψ_s2^*和磁鏈幅值ψ_s2經過磁鏈估計單元得到三相電機M2的磁鏈誤差e_ψ2；

將三相電機M1的轉矩誤差e_T1和磁鏈誤差e_ψ1分別輸入到轉矩滯環控制器和磁鏈滯環控制器后得到三相電機M1的轉矩控制信號φ₁和磁鏈控制信號τ₁；將三相電機M2的轉矩誤差e_T2和磁鏈誤差e_ψ2分別輸入到轉矩滯環控制器和磁鏈滯環控制器后得到三相電機M2的轉矩控制信號φ₂和磁鏈控制信號τ₂；計算公式如下：

式中，ε為正值常數。