[发明专利]一种抑制零序电流的少稀土永磁电机驱动系统

说明书

本发明涉及永磁电机控制领域，公开了一种抑制零序电流的少稀土永磁电机控制系统，包括两电平逆变器I、两电平逆变器II、绕组开放式少稀土永磁无刷电机、供电电源、电机控制器、位置传感器、电流传感器以及电压传感器；其中，所述电机控制器包括位置及速度计算模块、abc/dq0模块、dq0/αβ0模块、无共模电压SVPWM模块、转速调节模块、d轴电流调节模块、q轴电流调节模块、混合控制器模块。与现有技术相比，本发明能够缓解少稀土永磁电机抗不可逆去磁能力弱的缺点，降低电机对稀土材料的依赖，且有效抑制零序电流，从而获得正弦的三相对称相电流，使得电机能够获得理想的电流波形。

技术领域

本发明涉及永磁电机控制领域，特别涉及一种抑制零序电流的少稀土永磁电机控制系统。

背景技术

永磁电机具有体积小、效率高、便于维护以及对环境适应性强等优点，在许多高性能驱动领域中得到广泛的应用。车用驱动电机作为混合动力汽车、电动汽车的关键执行部件之一，其驱动性能的优劣直接影响混合动力汽车、电动汽车的整车性能。传统的车用驱动电机主要采用内置式稀土永磁无刷电机，具有高效率、高功率密度等优势。

近年来随着稀土材料价格的上涨、稀土资源日益稀缺，发展铝镍钴、铁氧体等少稀土、非稀土材料的永磁无刷电机，以缓解对稀土材料的依赖，对电动汽车、混合动力汽车等需要大量永磁无刷电机的领域具有战略意义。然而少稀土电机中加入的铁氧体材料由于矫顽力低，抗不可逆去磁能力弱，使用弱磁控制提高转速范围的风险更大。因而寻求一种可消除或缓解少稀土永磁无刷电机不可逆退磁风险，同时拓宽电机转速范围的控制策略，成为发展电动汽车用少稀土、非稀土电机亟待解决的问题。

随着Takahashi I首次提出绕组开放式异步电机结构，绕组开放式拓扑在感应电机、永磁无刷电机领域得到关注与应用。绕组开放式结构是将电机中性点打开，两端各接一个逆变器。相较于传统的中性点连接的拓扑结构，在同样的直流供电电压条件下，绕组开放式拓扑可以获得更大的电压矢量，因而可以有效拓宽电机转速运行范围，具有电压利用率高、器件承受电压低、输出电压波形好、输出谐波小等优势。因此针对使用铁氧体与钕铁硼组合励磁的少稀土永磁无刷电机，使用绕组开放式拓扑可以延缓少稀土永磁电机进入弱磁区，有效缓解少稀土电机抗不可逆去磁能力弱的缺点，很有研究意义。

绕组开放式拓扑由于绕组两端各接一个逆变器，可以采用给两个逆变器独立供电的方案。然而独立供电需要更多的硬件成本和更大的体积，不符合电动汽车布局紧凑、低成本高性能的要求，因而本发明使用单一直流电源同时给两个逆变器供电的结构。少稀土组合励磁永磁无刷电机由于采用钕铁硼和铁氧体组合励磁，大大增加了磁路设计的难度，同时受限于加工工艺，电机旋转产生的相电势中不可避免产生3、9次谐波。使用单直流源供电的绕组开放式拓扑时，3、9次谐波将无法在电机系统内部消除而留在电机驱动系统中，产生的零序电流会造成电机振动，甚至损坏电机。

因此，如何有效抑制零序电流，从而获得正弦的三相对称相电流，成为发展绕组开放式少稀土永磁无刷电机急需解决的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够拓宽少稀土永磁无刷电机转速运行范围的绕组开放式电机驱动系统，从而能够缓解少稀土永磁电机抗不可逆去磁能力弱的缺点，降低电机对稀土材料的依赖。针对单直流电源供电的绕组开放式少稀土永磁无刷电机存在的零序电流问题，提出一种抑制零序电流的永磁电机驱动系统，使得电机能够获得理想的电流波形。

技术方案：本发明提供了一种抑制零序电流的少稀土永磁电机控制系统，包括两电平逆变器I、两电平逆变器II、绕组开放式少稀土永磁无刷电机、供电电源、电机控制器、位置传感器、电流传感器以及电压传感器，所述电机控制器分别通过位置传感器、电流传感器与绕组开放式少稀土永磁无刷电机连接，所述供电电源电压输出端通过电压传感器与所述电机控制器连接，所述电机控制器的信号输出端与所述两电平逆变器I、两电平逆变器II的输入端连接，所述两电平逆变器I、两电平逆变器II的输出端均与所述绕组开放式少稀土永磁无刷电机连接；