[發明專利]一種基于雙獨立H橋的空間電壓矢量PWM調制方法

在審

• 申請號: 202010920612.8
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112234887A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 王言暢;肖泉建;海淼;張廣拓;王強;李軍;吳永波;馬文霞
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/02;H02P27/08;H02P27/12
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種基于雙獨立H橋的空間電壓矢量PWM調制方法，其技術特點是：根據雙H橋電路開關管的開通和關斷狀態，建立基本電壓矢量；根據基本電壓矢量在兩相靜止坐標系中兩個軸上的分量，判斷其處于哪個扇區中；以矢量合成原則計算當前扇區相鄰兩個電壓矢量的作用時間；安排基本空間電壓矢量作用順序，采用五段式矢量法，產生PWM波形。本發明使用雙獨立的H橋驅動，由于每個H橋驅動一個繞組，所以繞組上的電流在過零點進行換向，因此不存在死區的問題。本發明相對于三相交流電機的矢量控制，由于兩相交流電機兩相繞組空間上正交，所以控制上減少了從三相靜止坐標系到兩相靜止坐標系的Clarke變換環節，減小了矢量控制算法整體的計算量。

技術領域

本發明屬于電氣控制領域，尤其是一種基于雙獨立H橋的空間電壓矢量PWM調制方法。

背景技術

交流電機是一個多變量、非線性、強耦合的系統，相對于同體積的直流電機，交流電機輸出功率更高，并且結構簡單，方便維護，所以其廣泛應用于工業領域。目前，交流電機的變頻控制主要集中在三相電機上，在經典的矢量控制技術中，通常輔以三相全橋逆變電路進行驅動，將三相對稱的電動機定子理想磁鏈圓作為參考標準，在三相逆變器不同開關模式下做適當的切換，從而形成PWM波形對電機進行驅動。

在一些獨特的場合中，除了三相交流電機之外，也會用到兩相交流電機，由于其兩相繞組結構上的正交形式，在進行矢量控制時會與三相交流電機有所不同，若仍設計為三相全橋逆變電路作為驅動電路，則矢量輸出轉矩會變小，并且需要設計死區以防止上下兩個橋臂導通。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于雙獨立H橋的空間電壓矢量PWM調制方法，能夠有效增加電機的輸出轉矩并且解決死區問題以降低電壓損失和紋波電流。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于雙獨立H橋的空間電壓矢量PWM調制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、根據兩相交流電機驅動電路的雙H橋電路中開關管的開通和關斷狀態，建立基本電壓矢量；

步驟2、根據基本電壓矢量在兩相靜止坐標系中兩個軸上的分量，判斷其處于哪個扇區中；

步驟3、根據扇區的判斷，以矢量合成原則計算當前扇區相鄰兩個電壓矢量的作用時間；

步驟4、安排基本空間電壓矢量作用順序，采用五段式矢量法，產生PWM波形。

而且，所述步驟1的具體實現方法為：兩相交流電機驅動電路包括雙H橋電路，每個H橋中包括4個帶有續流二極管的開關管，根據開關管的開通和關斷狀態，設計9種組合，對應8個空間電壓矢量和1個零電壓矢量，在兩相靜止坐標系中，8個基本空間電壓矢量以原點為中心，間隔45°角呈扇形分布，將坐標系分成8個扇區。

而且，所述步驟2的具體實現方法為：期望合成空間電壓矢量為u，其在兩相靜止坐標系中是以轉速為w，幅值為|u|的旋轉矢量，根據平行四邊形法則得到

uT＝u₁T₁+u₂T₂+u₀T₀

T＝T₁+T₂+T₀

其中，T為控制系統PWM周期，u₁為期望合成空間電壓矢量u一個相鄰基本電壓矢量，u₂為期望合成空間電壓矢量u另一個相鄰基本電壓矢量，u₀為零電壓矢量，T₁為u₁的作用時間，T₂為u₂的作用時間，T₀為u₀的作用的時間；