[發(fā)明專(zhuān)利]一種五相電機(jī)空間矢量計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910778889.9
• 申請(qǐng)日: 2019-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110504898B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉小虎;袁志方;孫兆龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P27/12
• 分類(lèi)號(hào): H02P27/12;H02P21/05
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種五相電機(jī)空間矢量計(jì)算方法，其特征在于：從五相電壓矢量合成的角度出發(fā)，求解各矢量的作用時(shí)間，控制電壓空間矢量按照預(yù)定的軌跡運(yùn)行，包括以下步驟：

步驟一，構(gòu)建五相電機(jī)的基本電壓空間矢量圖；

步驟二，依據(jù)矢量的幅值，將基本電壓空間矢量分為4種矢量，分別是大矢量U_H、中矢量U_M、小矢量U_L和零矢量U₀；

步驟三，根據(jù)基本電壓空間矢量圖劃分扇區(qū)，分析五相電壓值，發(fā)現(xiàn)五相電壓與扇區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

步驟四，引入控制時(shí)間比例系數(shù)k，求解各個(gè)空間矢量的作用時(shí)間；

步驟五，以開(kāi)關(guān)損耗最小為原則，給出輸出電壓矢量的作用順序，控制電壓空間矢量按照預(yù)定的軌跡運(yùn)行；

步驟一中，五相電機(jī)采用五相電壓型PWM逆變器進(jìn)行控制，所述五相電壓型PWM逆變器包括5個(gè)上橋臂和5個(gè)下橋臂，當(dāng)上橋臂處于開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，下橋臂處于關(guān)斷狀態(tài)，只用上橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)表示整個(gè)逆變電路的工作狀態(tài)，共有32種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)32個(gè)空間矢量，由這32個(gè)空間矢量構(gòu)成五相電機(jī)的基本電壓空間矢量圖；

步驟二中，零矢量的矢量幅值為零，對(duì)應(yīng)兩種狀態(tài)，分別是5個(gè)上橋臂全開(kāi)或者全關(guān)；中矢量的矢量幅值等于逆變器的輸入電壓V_dc，大矢量的矢量幅值等于逆變器輸入電壓V_dc的1.618倍，小矢量的矢量幅值等于逆變器輸入電壓V_dc的0.618倍；

所述大矢量、中矢量、小矢量分別位于基本電壓空間矢量圖的十條半徑上，并將基本電壓空間矢量圖劃分為10個(gè)扇區(qū)；

步驟三中，五相電壓與扇區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算

p＝16sign(v_a)+8sign(v_b)+4sign(v_c)+2sign(v_d)+sign(v_e)

式中v_a、v_b、v_c、v_d、v_e為五相電機(jī)中a，b，c，d，e五相線(xiàn)電壓；根據(jù)p值查表得到扇區(qū)號(hào)；

所述扇區(qū)號(hào)為1到10，對(duì)應(yīng)的p值分別為25、17、19、3、7、6、14、12、28、24；

步驟四中，控制時(shí)間比例系數(shù)k表示零矢量U₀作用時(shí)間與中矢量U_M作用時(shí)間的比值，計(jì)算公式如下：

其中，t₀表示修正后零矢量作用時(shí)間，t₁、t₅分別表示1扇區(qū)和5扇區(qū)中矢量的作用時(shí)間；

各個(gè)空間矢量的作用時(shí)間的計(jì)算過(guò)程如下：

當(dāng)只有U_H類(lèi)型作用時(shí)，計(jì)算可得t′₂與t′₃，及修正前零矢量作用時(shí)間t₀′；

根據(jù)控制時(shí)間比例系數(shù)k計(jì)算修正后零矢量作用時(shí)間t₀，及兩個(gè)電壓方向作用時(shí)間T₁、T₂；

根據(jù)每相作用效果列寫(xiě)方程組解得

同理可以解得

其中：V_M＝V_dc，α＝72°，T_PWM為PWM的周期，β對(duì)應(yīng)扇區(qū)基本矢量的夾角，M表示調(diào)制度，V_H表示大矢量的幅值電壓，V_M表示中矢量的幅值電壓，t_i表示修正后作用時(shí)間，t_i′表示修正前作用時(shí)間，i＝0～5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五相電機(jī)空間矢量計(jì)算方法，其特征在于：通過(guò)曲線(xiàn)擬合，得到M、k的關(guān)系為：

k＝195.5e^-11.68M+52.33e^-2.841M。

3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的一種五相電機(jī)空間矢量計(jì)算方法，其特征在于：步驟五中，在每次開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)，只令一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，只需要U_H、U_M、U₀類(lèi)型；為了有效減低諧波分量，盡量使產(chǎn)生的PWM波對(duì)稱(chēng)，需要對(duì)零矢量進(jìn)行平均分配；通過(guò)在各個(gè)扇區(qū)內(nèi)安排使用不同的開(kāi)關(guān)順序，可以得到對(duì)稱(chēng)的預(yù)期波形。