[發明專利]一種磁鏈諧波最小化脈寬調制方法

有效

• 申請號: 201910750313.1
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110545059B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 周明磊;王琛琛;張梓綏;王劍;游小杰;張宸瑋;孫湖
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02P23/04
• 分類號: H02P23/04;H02P27/12
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種磁鏈諧波最小化脈寬調制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：不考慮逆變器供電，假設電機由三相理想正弦波電壓供電，將三相理想正弦波電壓用電壓矢量的形式來表示，得到三相理想正弦波電壓供電時的參考電壓矢量u_{s_ref}，在忽略定子電阻的影響的情況下，得到三相理想正弦波電壓供電時對應的電機定子磁鏈矢量ψ_{s_ref}與三相理想正弦波電壓供電時的參考電壓矢量u_{s_ref}之間的關系；

步驟2：在同樣的基波電壓幅值U_m下，由逆變器供電的牽引電機定子電壓由一系列電壓脈沖組成，得到逆變器的橋臂輸出電壓，通過逆變器的橋臂輸出電壓確定逆變器供電時的電壓矢量u_{s_inv}，得到逆變器供電時對應的電機定子磁鏈矢量ψ_{s_inv}；

假設逆變器輸出電壓開關角個數為N，則每個電壓基波周期內有P＝2N+1個脈沖，每個扇區內所包含的電壓矢量個數為P；由于逆變器輸出電壓波形的對稱性，每個扇區內的磁鏈軌跡相同，計算時僅需計算一個扇區的定子磁鏈矢量；

對于N個開關角，且0α₁α₂…α_Nπ/2，輸出電壓在整個范圍內變化時，輸出電壓有N+1種形式，分別對應N+1種開關角的分布方式；根據開關角的不同分布方式，確定每一種輸出電壓形式下，一個扇區的定子磁鏈矢量中的每個電壓矢量的取值；

N個開關角對應N+1種電壓輸出形式，每種輸出電壓形式下每個扇區包含P＝2N+1個電壓矢量，得到每個電壓矢量的作用時間t_i；

將一個扇區的定子磁鏈矢量中的每個電壓矢量的取值、每個電壓矢量的作用時間t_i帶入一個扇區的定子磁鏈矢量得到逆變器供電時牽引電機在一個扇區內的定子磁鏈矢量；

步驟3：根據步驟2得到的逆變器供電時牽引電機在一個扇區內的定子磁鏈矢量ψ_{s_inv}，結合步驟1中的三相理想正弦波電壓供電時對應的電機定子磁鏈矢量ψ_{s_ref}，得到一個扇區內的電機定子磁鏈諧波矢量ψ_sh，根據一個扇區內的電機定子磁鏈諧波矢量ψ_sh得到一個扇區內的電機定子磁鏈諧波的有效值ψ_{h_rms}，ψ_{h_rms}為關于開關角的函數；利用一個扇區內的電機定子磁鏈諧波的有效值ψ_{h_rms}，在基波電壓幅值U_m下求取使磁鏈諧波有效值ψ_{h_rms}最小的開關角的值，得到基波電壓幅值U_m下對應的最優開關角的曲線。

2.如權利要求1所述的磁鏈諧波最小化脈寬調制方法，其特征在于，步驟1所述三相理想正弦波電壓如公式(1)所示：

式中，u_A，u_B，u_C分別是A,B,C三相電壓，U_m為基波電壓幅值，ω為電壓角頻率；

步驟1所述的三相理想正弦波電壓用電壓矢量的形式來表示，如公式(2)所示：

式中，u_{s_ref}為三相理想正弦波電壓供電時的參考電壓矢量，e^j2π/3＝cos(2π/3)+jsin(2π/3),e^j4π/3＝cos(4π/3)+jsin(4π/3)，j為虛數單位。

3.如權利要求2所述的磁鏈諧波最小化脈寬調制方法，其特征在于，步驟1所述的三相理想正弦波電壓供電時對應的電機定子磁鏈矢量ψ_{s_ref}與三相理想正弦波電壓供電時的參考電壓矢量u_{s_ref}之間的關系如公式(3)所示：

ψ_{s_ref}＝∫u_{s_ref}dt (3)。