[发明专利]阻抗型五桥臂变换器双电机驱动系统及其控制方法

权利要求书

1.阻抗型五桥臂变换器双电机驱动系统，其特征在于：包括电源(1)、电源侧直流母线功率开关器件(2)、阻抗环节(3)、五桥臂变换器(4)、永磁交流电机环节(5)、处理器(8)和信号检测电路，所述的永磁交流电机环节(5)包括第一永磁交流电机(1-1)和第二永磁交流电机(1-2)，所述的信号检测电路包括第一信号检测电路(2-1)、第二信号检测电路(2-2)和第三信号检测电路(2-3)，其中：电源依次通过电源侧直流母线功率开关器件(2)和阻抗环节(3)与五桥臂变换器(4)的输入端相连，五桥臂变换器(4)的输出端同时与第一永磁交流电机(1-1)和第二永磁交流电机(1-2)相连，第一永磁交流电机(1-1)通过第一信号检测电路(2-1)与处理器相连，第二永磁交流电机(1-2)通过第二信号检测电路(2-2)与处理器相连，五桥臂变换器(4)通过第三信号检测电路与处理器相连。

2.权利要求1所述的一种阻抗型五桥臂变换器双电机驱动系统的控制方法，其特征在于，该方法包括五桥臂变换器双电机系统电动控制方法和五桥臂变换器双电机系统发电回馈控制方法；

所述的五桥臂变换器双电机系统电动控制方法包括以下步骤：

1)第一信号检测电路(2-1)检测第一永磁交流电机(1-1)的转速ω₁并将其传送给处理器(8)，第二信号检测电路(2-2)检测第二永磁交流电机(1-2)的转速ω₂并将其传送给处理器(8)，在处理器(8)内，对ω₁与给定转速求偏差后经过速度PI调节模块(8-1)得出第一永磁交流电机(1-1)的q轴给定电流对ω₂与给定转速求偏差后经过相速度PI调节模块(8-2)得出第二永磁交流电机(1-2)的q轴给定电流

2)第一信号检测电路(2-1)检测第一永磁交流电机(1-1)的定子绕组线电流信号i_a1、i_b1和转子转角θ₁，然后经第一3/2变换模块(5-1)进行坐标变换得到第一永磁交流电机(1-1)的dq坐标系下的电流分量i_q1、i_d1；第二信号检测电路(2-2)检测第二永磁交流电机(1-2)的定子绕组线电流信号i_a2、i_b2和转子转角θ₂，然后经过第二3/2变换模块(5-2)进行坐标变换得到第二永磁交流电机(1-2)的dq坐标系下的电流分量i_q2、i_d2，具体变换方法如下：

id1iq1=cosθ1cos(θ1-2π3)cos(θ1-4π3)-sinθ1-sin(θ1-2π3)-sin(θ1-4π3)ia1ib1-ia1-ib1]]>

id2iq2=cosθ2cos(θ2-2π3)cos(θ2-4π3)-sinθ2-sin(θ2-2π3)-sin(θ2-4π3)ia2ib2-ia2-ib2]]>

3)给定电流i_d1^*与步骤2)中得到的电流i_d1做差经过第一直轴电流PI调节模块(10-1)得到第一直轴电压给定给定电流i_d2^*与步骤2)中得到的电流i_d2做差经过第二直轴电流PI调节模块(10-2)得到第二直轴电压给定

4)给定电流i_q1^*与步骤2)中得到的电流i_q1做差经过第一交轴电流PI调节模块(9-1)得第一交轴电压给定U_q1^*；给定电流i_q2^*与步骤2)中得到的电流i_q2做差经过第二交轴电流PI调节模块(9-2)得第二交轴电压给定U_q2^*；

5)第一直轴电压给定和第一交轴电压给定U_q1^*经过第一Park逆变换模块(6-1)得到两相静止坐标下的第一电压U_α1和U_β1；第二直轴电压给定和第二交轴电压给定U_q2^*经过第二Park逆变换模块(6-2)得到两相静止坐标下的第二电压U_α2和U_β2，具体计算方法如下：

Uα1Uβ1=cosθ1-sinθ1sinθ1cosθ1Ud1Uq1]]>

Uα2Uβ2=cosθ2-sinθ2sinθ2cosθ2Ud2Uq2]]>

6)第一电压U_α1和U_β1，第二电压U_α2和U_β2输入给五桥臂SVM模块(7)，规定五桥臂变换器(4)的上桥臂导通用“1”表示，下桥臂导通用“0”表示，空间矢量的输出信号用一个PWM周期中上桥臂的开通时间占空比δ来表示，则五桥臂SVM模块算法如下：

由U_α1、U_β1经过传统电压空间矢量算法得到第一永磁交流电机(1-1)标准3桥臂变换器第一上桥臂的导通时间δ_a1、第二上桥臂的导通时间δ_b1、第三上桥臂的导通时间δ_c1；由U_α2、U_β2经过传统电压空间矢量算法得到第二永磁交流电机(1-2)标准3桥臂变换器第一上桥臂的的导通时间δ_a2、第二上桥臂的导通时间δ_b2、第三上桥臂的导通时间δ_c2；

为了复用公共第三桥臂，又能独立控制两台电机，做如下运算来实现复用解耦的控制：

δ_A＝δ_a1+δ_c2，δ_B＝δ_b1+δ_c2，δ_C＝δ_c1+δ_c2，δ_D＝δ_a2+δ_c1，δ_E＝δ_b2+δ_c1；

其中δ_A表示五桥臂变换器的第一上桥臂导通时间，δ_B表示第二上桥臂导通时间，δ_C表示第三上桥臂导通时间，δ_D表示第四上桥臂导通时间，δ_E表示第五上桥臂导通时间；

对δ_A～δ_E的计算作如下修正：

δ_A＝δ_a1+δ_c2-0.5，δ_B＝δ_b1+δ_c2-0.5，δ_C＝δ_c1+δ_c2-0.5，δ_D＝δ_a2+δ_c1-0.5，

δ_E＝δ_b2+δ_c1-0.5

经过运算后的上桥臂导通时间的占空比δ_A、δ_B、δ_C、δ_D、δ_E经过处理器(8)处理输出开关的控制信号S_a、S_b、S_c、S_d、S_e；

其中S_a表示五桥臂变换器的第一桥臂开关信号，S_b表示第二桥臂开关信号，S_c表示第三桥臂开关信号，S_d表示第四桥臂开关信号，S_e表示第五桥臂开关信号；

7)规定直流母线开关(2)的控制信号S_f为“off”时表示直流母线开关(2)关断，S_f为“on”时表示直流母线开关(2)导通；由S_a、S_b、S_c、S_d、S_e相加，判断是否等于5或0，若等于5或0，则表示此时为零矢量插入的时间，处理器(8)使直流母线开关(2)的控制信号S_f此时为“off”，把原零矢量改为上下桥臂导通的直通矢量，此时按零矢量的占空比成比例的提升直流母线电压；若不等于5或0，则处理器(8)使直流母线开关(2)的控制信号S_f为“on”；

所述的五桥臂变换器双电机系统发电回馈控制方法如下：

1)通过第三信号检测电路(2-3)检测出五桥臂变换器(4)的直流母线电压U并将其输入给处理器(8)，该电压与给定电压U^*求偏差，然后经过第三电压PI调节模块(8-3)得到直通量调节信号U_d；

2)直通量调节信号U_d经过直通调节模块(11)得出五桥臂变换器(4)的开关控制信号S_a、S_b、S_c、S_d、S_e和直流母线开关(2)的控制信号S_f具体得到方法如下：

判断进入发电后，五桥臂变换器的10个开关全关断，此时五桥臂变换器进入不可控整流状态；直通量调节信号Ud经三角波调制得出控制五桥臂变换器开关全通或全断的控制信号，当Ud大于0时，五桥臂变换器的10个开关全导通的占空比即直通量占空比随Ud的绝对值增大而增大，直流母线开关(2)的控制信号S_f在10个开关全导通即直通的时候为“off”，非直通期间为“on”，由此实现阻抗源的整流降压；当Ud小于0，则五桥臂变换器的10个开关全关断，直流母线开关(2)的控制信号S_f一直为“on”。