[发明专利]直流偏置型正弦电流电机系统低开关频率控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种直流偏置型正弦电流电机系统低开关频率控制方法和系统，属于交流电机驱动与控制领域。本申请中一个逆变器的输出电压矢量中，轮流采用u₀(000)或u₇(111)其中一种零电压矢量；相应地，在另一个逆变器输出电压矢量中，在轮流采用u₀(000)或u₇(111)其中一种零电压矢量的基础上，插入部分u₇(111)或u₀(111)矢量，实现了整个开绕组逆变器的输出零序电压为正，从而在保证电机正常调速运行的前提下，降低了每个开关周期内开关管的动作次数，减小逆变器的开关损耗，提高整个驱动系统的运行效率；本申请对奇数扇区与偶数扇区中两个零电压矢量作用时间设置互补的分配方式，保证了同一相桥臂上下开关管轮流承受电压应力，因此整个逆变器的寿命得到了提升。

技术领域

本发明属于交流电机驱动与控制领域，更具体地，涉及一种直流偏置型正弦电流电机系统低开关频率控制方法和系统。

背景技术

直流偏置型正弦电流电机采用带直流偏置的正弦电流驱动电机运行，如图1所示。通过改变直流偏置电流的大小，可以灵活地改变电机内部的转子磁通，不仅可以拓宽调速范围，而且可以提高转矩密度，特别适合需要频繁调速的工作场合。

这种电机系统的拓扑结构如图2所示。相比于传统三相电机，直流偏置型正弦电流电机将中性点打开，三相绕组的两端分别连接两个三相逆变器。为了提供直流偏置电流的通路，两个三相逆变器使用共直流母线的连接方式。这种逆变器结构具有电压利用率高、容错能力强等特点，在航空起动/发电、汽车涡轮增压、矿用机械等应用场合有着广阔的前景。

然而，这种驱动系统结构相比传统三相电机系统，开关管数量增加了一倍，使用传统控制策略时每个开关周期内的总开关次数为12次，开关损耗也不可避免地增大，影响整个系统的运行效率。因此需要选用合适的控制策略，在保证电机输出带直流偏置的正弦电流的基础上，降低逆变器的开关频率，从而推动其实用化进程。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直流偏置型正弦电流电机系统低开关频率控制方法和系统，其目的在于在保证电机输出带直流偏置的正弦电流的基础上，降低逆变器的开关频率，提高整个系统的运行效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种直流偏置型正弦电流电机系统低开关频率控制方法，包括：

S1.根据三相静止坐标系下的电压矢量给定值u_a^*、u_b^*、u_c^*所在扇区V_Sector，和0轴电压给定值u₀^*的正负，得到逆变器1的零电压矢量作用时间T_z1、逆变器2的零电压矢量作用时间T_z2；V_Sector＝{1,2,3,4,5,6}；

若电压矢量给定值位于奇数扇区{1,3,5}，T_z1和T_z2为：

若电压矢量给定值位于偶数扇区{2,4,6}，T_z1和T_z2为：

其中，逆变器1和逆变器2共直流母线，分别连接在直流偏置型正弦电流电机三相绕组的两端；u_dc表示直流母线电压；

S2.利用两相静止坐标系下的电压矢量给定值u_α^*、u_β^*，根据公式：