[发明专利]基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法，属于电机控制领域。

背景技术

多相容错电机可以实现低压大功率，具有功率密度高、转矩波动低、容错能力强等优点，正受到越来越广泛的关注。折衷考虑成本、复杂程度以及性能，五相电机是最优的选择之一。电机控制中，忽略定子电阻，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的关系为以五相电机为例，当电动机由五相对称正弦电压供电时，合成的定子磁链幅值恒定，且以同步转速旋转。

随着电机相数的增多，电机相与相之间参数不对称的可能性增大。电机参数不对称时，传统的五相五线拓扑结构下的SVPWM方法输出的相电压中存在零序分量。由于该方法不能对零序分量独立控制，故无法输出对称的五相相电压。另外，传统的SVPWM方法利用相邻的幅值最大的两个作用矢量合成参考电压空间矢量，五相逆变器输出的相电压中存在三次、七次等低次谐波，导致控制性能变差。

发明内容

本发明目的是为了解决传统的五相五线拓扑结构下的SVPWM方法输出的相电压中存在零序分量，五相逆变器输出的相电压中存在三次、七次等低次谐波，导致控制性能变差的问题，提供了一种基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法。

本发明所述基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法，所述五相六线拓扑中由12个功率开关管构成六个桥臂，其中：A相、B相、C相、D相和E相桥臂的中点分别接电机的输入端，F相桥臂的中点直接接至电机负载的中性点n，

该方法包括以下步骤：

步骤一、进行SVPWM调制的五相六线拓扑中的12个功率开关管共有64种开关状态，计算所述64种开关状态对应的电压空间矢量，获取64个电压空间矢量；

步骤二、判断参考电压空间矢量的位置，根据参考电压空间矢量的位置来选择五个相邻非零电压空间矢量及两个零矢量作为作用矢量，所述五个相邻非零电压空间矢量及两个零矢量取自64个电压空间矢量；

步骤三、计算所述作用矢量的作用时间；

步骤四、根据作用矢量及作用时间，采用对称调制模式输出桥臂开关信号，实现SVPWM调制。

本发明的优点：本发明提出五相六线拓扑下的相邻五矢量SVPWM方法。五相六线拓扑逆变器中，增加的一相桥臂输出接至负载的中性点，从而实现对逆变器输出相电压中的零序分量独立控制的目的，解决了传统SVPWM方法在负载不平衡条件下失效的问题。另外，将传统的相邻二矢量法直接扩展到五相六线逆变器的SVPWM算法中，每一开关状态对应的电压空间矢量在合成基波空间α1β1z内的参考电压空间矢量的同时，会在与之正交的三次谐波平面α3β3上产生伴生矢量。这正是相邻二矢量法相电压中存在三次、七次等谐波成分的原因。本发明充分利用五相六线逆变器的控制自由度，每一PWM周期选取α1β1z空间内相邻五个非零电压空间矢量作为作用矢量，同时，利用原来在α1β1z空间内相邻的五个非零作用矢量在α3β3平面上的位置关系发生变化这一特点，实现合成α1β1z空间内的参考电压空间矢量同时，作用矢量在α3β3平面的投影的矢量和为零，从而达到消除相电压中的三次、七次等谐波成分的目的，提高系统的控制性能。

附图说明

图1是本发明所述基于五相六线拓扑结构示意图；

图2是64个电压空间矢量在α1β1平面上的投影示意图；

图3是逆变器64种开关状态对应的α3β3平面上的电压空间矢量图；

图4至图7是具体实施例中第1个三棱柱内可选择的四种作用矢量组合示意图；

图8是具体实施例中所选择的作用矢量在α3β3平面上的分布图；

图9是一个PWM周期内对称调制模式下桥臂开关信号波形图；

图10是基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图10说明本实施方式，本实施方式所述基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法，所述五相六线拓扑中由12个功率开关管构成六个桥臂，其中：A相、B相、C相、D相和E相桥臂的中点分别接电机的输入端，F相桥臂的中点直接接至电机负载的中性点n，

该方法包括以下步骤：

步骤一、进行SVPWM调制的五相六线拓扑中的12个功率开关管共有64种开关状态，计算所述64种开关状态对应的电压空间矢量，获取64个电压空间矢量；