[发明专利]一种背靠背电流源型电机驱动系统直流母线电流纹波抑制方法

说明书

本发明公开了一种背靠背电流源型电机驱动系统直流母线电流纹波抑制方法，包括：位于三相永磁同步电机侧的电机定子绕组端口，由电流源型逆变器馈电；三相电网接入电流源型整流器，直流母线电感串联在电流源型整流器和电流源型逆变器之间；直流母线电感的电流由电流源型整流器控制，转速由电流源型逆变器控制。实时检测电网侧和电机侧的电压，根据所在扇区计算得到电流源型整流器侧和电流源型逆变器侧的直流母线电压；根据系统的小信号模型，以及每一个电流矢量的作用时间，得到一个开关周期内直流母线电流纹波的预测值。根据直流母线纹波的预测值的峰值更新下一个开关周期的作用时间。

技术领域

本发明属于电机驱动领域，尤其是电流源型变频器驱动，具体涉及一种背靠背电流源型电机驱动系统直流母线电流纹波抑制方法。

背景技术

背靠背电压源型变换器常用于中大功率电机驱动系统，但是电压源型变换器需要体积巨大的电解电容，并且其运行温度受到材料的限制。电解电容的故障降低了整个系统的运行寿命，而且相间短路引起的过电流问题进一步降低了系统的可靠性。另一方面，电流源型变换器具有特有的短路电流抑制能力可以大大提升系统的可靠性。并且，电压源型变换器中的上下管直通短路状态正是电流源型变换器的续流状态，可以进一步提升系统可靠性。

电流源型变换器的一个重要的问题是直流母线电感巨大的体积和质量，减小了系统整体的功率密度。目前存在的解决办法是提高系统的开关频率，可以有效地较少母线电感的大小。然而，增加开关频率会导致系统损耗的增加，减小系统的运行效率，并且会导致系统的电磁干扰性能恶化，影响周围电气设备的正常运行，因此采取合适的方法降低母线电流纹波是重要的研究问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种背靠背电流源型电机驱动系统直流母线电流纹波抑制方法，通过电流源型功率变换器对电机进行馈电，提高了电机驱动系统的可靠性和容错性；通过应用母线电流纹波预测以及变开关频率技术，不仅提高了系统的电磁性能，而且减小了母线电流的纹波，提高了系统的运行效率，增强了系统的稳定性。

为了达成上述目的，本发明提出一种背靠背电流源型电机驱动系统直流母线电流纹波抑制方法，包括：

该方法位于三相永磁同步电机侧的电机定子绕组端口，由电流源型逆变器馈电；电流源型逆变器三相输出端接三个电容滤波；电流源型逆变器直流侧两端分别与两个直流母线电感串联；

电流源型整流器直流侧两端分别与两个直流母线电感串联；电流源型整流器三相输入端接三个电容滤波；电流源型整流器三相输入端接入三相电网；

直流母线电感电流由电流源型整流器控制；电网侧输入功率因数角由电流源型整流器控制；三相永磁同步电机转速由电流源型逆变器控制。

所述电流源型整流器的控制方法包括以下步骤：

1)与电流源型整流器并联的滤波电容电压V_gabc经过锁相环PLL得到电网相位角θ_g和角速度ω_g，电网相位角θ_g和电容电压V_gabc经过坐标变换得到滤波电容的电容电压d轴分量V_gd和q轴分量V_gq；

2)滤波电容的电容电压d轴分量V_gd和q轴分量U_gq经过低通滤波器得到电容电压的稳态分量，根据电网频率的角速度计算得到滤波电容的稳态电流i_gcd和i_gcq；

3)无功功率的给定Q_{g_ref}除以-1.5V_gd得到q轴电流的给定i_{gq_ref}，i_{gq_ref}加上电容q电流补偿得到q轴电流最终给定；