[發明專利]一種六相電機直接轉矩控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201810430573.6
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108574442B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 林海;景治鑫;司利云;周熙煒;陳金平;陳俊碩
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P27/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種六相電機直接轉矩控制系統及其控制方法，直接轉矩控制系統分別與六橋臂逆變器和六相雙Y繞組電機連接，六橋臂逆變器的六個橋臂中點分別對應連接六相雙Y繞組電機的六相繞組終端，六橋臂逆變器中的每個逆變器橋臂均由兩個功率開關管串聯而成，每個逆變器橋臂上兩個功率開關管的連接點為對應橋臂的中點，串聯后的功率開關管兩端分別連接直流電源的正極和負極，六橋臂逆變器中的前三個逆變器橋臂組成逆變器I，后三個逆變器橋臂組成逆變器II，直接轉矩控制系統通過獲取逆變器I和逆變器II的開關觸發信號實現對六相雙Y繞組電機的直接轉矩控制。本發明簡化計算步驟，降低計算難度，實現高精度、快響應的控制。

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，具體涉及一種六相電機直接轉矩控制系統及其控制方法。

背景技術

多相電機驅動技術是目前電機控制領域研究的熱點。多相電機驅動與傳統的三相電機相比，具有很多優勢：收到供電系統的限制，多相電機驅動系統是解決低壓大功率的有效途徑；當多相電機一相或幾相發生故障的時候，直接斷開故障繞組，電機仍然可以運行，自身具有較好的繞組故障容錯運行能力；多相電機輸出轉矩脈動小，脈動頻率增加，因此系統的低速特性得到改善，振動和噪聲大大減小。多相電機驅動較多的應用于電動汽車、船舶、航空航天、軍事等領域。直接轉矩控制技術(DTC)作為一種新型變頻調速技術受到了人們的廣泛關注。與傳統矢量控制技術相比，直接轉矩控制的控制效果僅僅與電機轉矩的實際狀況有關系，不需要進行復雜的坐標變換，將交流電動機與直流電動機進行比較、等效、轉化。同時，也不需要為解耦而簡化電機的數學模型。由于不需要通常的PWM脈寬調制信號發生器，其控制結構簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統的轉矩響應迅速且無超調。該技術具有明顯的優點，是一種具有高靜、動態性能的交流調速控制方式。

在目前一些專利和文獻中已經對于六相雙Y繞組電機直接轉矩控制做了較多的研究工作。但是主要的研究思路需要在六相坐標系下進行電機的建模和控制的實現。另外，六相雙Y繞組電機直接轉矩控制系統里面，由于六相逆變器可以生成較多的六維電壓矢量。這對于直接轉矩控制的矢量表提出的更高的要求和更復雜的實現方式。這些方法和技術都具有較高的復雜度，不易于該技術的實際應用與推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種六相電機直接轉矩控制系統及其控制方法，簡化計算步驟，降低計算難度，實現高精度、快響應的控制。

本發明采用以下技術方案：

一種六相電機直接轉矩控制系統，包括六橋臂逆變器、六相雙Y繞組電機和直接轉矩控制系統，直接轉矩控制系統分別與六橋臂逆變器和六相雙Y繞組電機連接，六橋臂逆變器的六個橋臂中點分別對應連接六相雙Y繞組電機的六相繞組終端，六橋臂逆變器中的每個逆變器橋臂均由兩個功率開關管串聯而成，每個逆變器橋臂上兩個功率開關管的連接點為對應橋臂的中點，串聯后的功率開關管兩端分別連接直流電源的正極和負極，六橋臂逆變器中的前三個逆變器橋臂組成逆變器I，后三個逆變器橋臂組成逆變器II，直接轉矩控制系統通過獲取逆變器I和逆變器II的開關觸發信號實現對六相雙Y繞組電機的直接轉矩控制。

具體的，六橋臂逆變器包括第一逆變器橋臂L1、第二逆變器橋臂L2、第三逆變器橋臂L3、第四逆變器橋臂L4、第五逆變器橋臂L5及第六逆變器橋臂L6，第一逆變器橋臂L1由第一功率開關管T1和第二功率開關管T2組成；第二逆變器橋臂L2由第三功率開關管T3和第四功率開關管T4組成；第三逆變器橋臂L3由第五功率開關管T5和第六功率開關管T6組成；第四逆變器橋臂L4由第七功率開關管T7和第八功率開關管T8組成；第五逆變器橋臂L5由第九功率開關管T9和第十功率開關管T10組成，第六逆變器橋臂L6由第示意功率開關管T11和第十二功率開關管T12組成；第一功率開關管T1、第二功率開關管T2、第三功率開關管T3、第四功率開關管T4、第五功率開關管T5、第六功率開關管T6、第七功率開關管T7、第八功率開關管T8、第九功率開關管T9、第十功率開關管T10、第十一功率開關管T11和第十二功功率開關管T12均采用IGBT或MOSFET功率器件。