[发明专利]一种九开关逆变器双电机驱动系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种九开关逆变器双电机驱动系统及其控制方法，包括两个三相永磁同步电机、三相九开关逆变器、PI控制器、参考电流发生器、滞环控制器、PWM脉冲生成单元、永磁同步电机电流检测传感器、霍尔传感器和直流供电电源，PI控制器一端与直流供电电源连接，另一端依次经过参考电流发生器、滞环控制器、PWM脉冲生成单元和三相九开关逆变器分别与两个三相永磁同步电机连接，永磁同步电机电流检测传感器和霍尔传感器分别与位置与转速比较器和参考电流发生器连接。本发明使二个永磁同步电机能够同步运行，该控制拓扑结构及其控制方法通过减少功率开关管的数量来降低九开关逆变器驱动双永磁同步电机的功率损耗。

技术领域

本发明属于永磁同步电机系统控制技术领域，具体涉及一种九开关逆变器双电机驱动系统拓扑结构及其控制方法。

背景技术

随着电力电子技术及永磁同步电机控制理论的不断完善，采用逆变器驱动永磁同步电机的控制方法得到广泛应用。特别是具有高剩磁密度、高磁能积和线性退磁曲线等优异性能的钦铁稀土永磁材料的出现和相应的工艺技术的发展，不仅降低了永磁同步电机的生产成本，而且提升了永磁同步电机的工作性能。永磁式同步电动机结构简单、功率密度高、重量轻、运行可靠。传统的双永磁同步电机的控制方法是两组三相六开关逆变器并联的拓扑结构，能够实现永磁同步电机的同步控制，然而，两组三相六开关逆变器一共采用了十二个功率开关管，驱动电路所需的能量多，功率损耗大；并且二个永磁同步电机独立工作，控制策略复杂繁琐，不便于联动控制。

故单电源控制的多相逆变器驱动双永磁同步电机及其控制策略势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种九开关逆变器双电机驱动系统及其控制方法，使二个永磁同步电机能够同步运行，该控制拓扑结构及其控制方法通过减少功率开关管的数量来降低九开关逆变器驱动双永磁同步电机的功率损耗。

本发明采用以下技术方案：

一种九开关逆变器双电机驱动系统，包括两个三相永磁同步电机、三相九开关逆变器、PI控制器、参考电流发生器、滞环控制器、PWM脉冲生成单元、永磁同步电机电流检测传感器、霍尔传感器和直流供电电源，PI控制器一端与直流供电电源连接，另一端依次经过参考电流发生器、滞环控制器、PWM脉冲生成单元和三相九开关逆变器分别与两个三相永磁同步电机连接，永磁同步电机电流检测传感器和霍尔传感器分别与位置与转速比较器和参考电流发生器连接；

三相九开关逆变器包括第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃，第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃的一端分别与三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2连接，另一端并联后与公共直流电源相接，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2均与霍尔传感器和电流传感器连接，根据PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制功率开关管的开关状态，结合三相电动机电枢绕组中两相电压为正极性一相电压为负极性或两相电压为负极性一相电压为正极性生成六种电路拓扑结构驱动双永磁同步电机运行。

具体的，逆变器桥臂L1由第一功率开关管T1、第四功率开关管T4和第七功率开关管T7串联组成，逆变器桥臂L2由第二功率开关管T2、第五功率开关管T5和第八功率开关管T8串联组成，逆变器桥臂L3由第三功率开关管T3、第六功率开关管T6和第九功率开关管T9串联组成，三相永磁同步电机M1具有独立的三相电枢绕组A、B、C；三相永磁同步电机M2具有独立的电枢绕组U、V、W。

进一步的，逆变器桥臂L1中的功率开关管T1与功率开关管T4的中点为节点x点，功率开关管T4与功率开关管T7的中点为节点a点；逆变器桥臂L2中的功率开关管T2与功率开关管T5的中点为节点y点，功率开关管T5与功率开关管T8的中点为节点b点；逆变器桥臂L3中的功率开关管T3与功率开关管T6的中点为节点z点，功率开关管T6与功率开关管T9的中点为节点c点。