[发明专利]一种基于双独立H桥的空间电压矢量PWM调制方法

说明书

本发明涉及一种基于双独立H桥的空间电压矢量PWM调制方法，其技术特点是：根据双H桥电路开关管的开通和关断状态，建立基本电压矢量；根据基本电压矢量在两相静止坐标系中两个轴上的分量，判断其处于哪个扇区中；以矢量合成原则计算当前扇区相邻两个电压矢量的作用时间；安排基本空间电压矢量作用顺序，采用五段式矢量法，产生PWM波形。本发明使用双独立的H桥驱动，由于每个H桥驱动一个绕组，所以绕组上的电流在过零点进行换向，因此不存在死区的问题。本发明相对于三相交流电机的矢量控制，由于两相交流电机两相绕组空间上正交，所以控制上减少了从三相静止坐标系到两相静止坐标系的Clarke变换环节，减小了矢量控制算法整体的计算量。

技术领域

本发明属于电气控制领域，尤其是一种基于双独立H桥的空间电压矢量PWM调制方法。

背景技术

交流电机是一个多变量、非线性、强耦合的系统，相对于同体积的直流电机，交流电机输出功率更高，并且结构简单，方便维护，所以其广泛应用于工业领域。目前，交流电机的变频控制主要集中在三相电机上，在经典的矢量控制技术中，通常辅以三相全桥逆变电路进行驱动，将三相对称的电动机定子理想磁链圆作为参考标准，在三相逆变器不同开关模式下做适当的切换，从而形成PWM波形对电机进行驱动。

在一些独特的场合中，除了三相交流电机之外，也会用到两相交流电机，由于其两相绕组结构上的正交形式，在进行矢量控制时会与三相交流电机有所不同，若仍设计为三相全桥逆变电路作为驱动电路，则矢量输出转矩会变小，并且需要设计死区以防止上下两个桥臂导通。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于双独立H桥的空间电压矢量PWM调制方法，能够有效增加电机的输出转矩并且解决死区问题以降低电压损失和纹波电流。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于双独立H桥的空间电压矢量PWM调制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、根据两相交流电机驱动电路的双H桥电路中开关管的开通和关断状态，建立基本电压矢量；

步骤2、根据基本电压矢量在两相静止坐标系中两个轴上的分量，判断其处于哪个扇区中；

步骤3、根据扇区的判断，以矢量合成原则计算当前扇区相邻两个电压矢量的作用时间；

步骤4、安排基本空间电压矢量作用顺序，采用五段式矢量法，产生PWM波形。

而且，所述步骤1的具体实现方法为：两相交流电机驱动电路包括双H桥电路，每个H桥中包括4个带有续流二极管的开关管，根据开关管的开通和关断状态，设计9种组合，对应8个空间电压矢量和1个零电压矢量，在两相静止坐标系中，8个基本空间电压矢量以原点为中心，间隔45°角呈扇形分布，将坐标系分成8个扇区。

而且，所述步骤2的具体实现方法为：期望合成空间电压矢量为u，其在两相静止坐标系中是以转速为w，幅值为|u|的旋转矢量，根据平行四边形法则得到

uT＝u₁T₁+u₂T₂+u₀T₀

T＝T₁+T₂+T₀

其中，T为控制系统PWM周期，u₁为期望合成空间电压矢量u一个相邻基本电压矢量，u₂为期望合成空间电压矢量u另一个相邻基本电压矢量，u₀为零电压矢量，T₁为u₁的作用时间，T₂为u₂的作用时间，T₀为u₀的作用的时间；