[发明专利]一种采用虚拟脉振矢量的共模电压抑制方法及装置

说明书

本发明公开了一种采用虚拟脉振矢量的共模电压抑制方法及装置。用旋转方向相反的旋转矢量合成虚拟脉振矢量，并建立使用虚拟脉振矢量的开关表，通过查询开关表选取由旋转矢量合成的虚拟脉振矢量，利用MC旋转矢量共模电压为零的特性，可以有效抑制共模电压，同时不增加任何硬件设备，避免了像现有技术那样电机系统的体积和重量均增加，保证了矩阵变换器功率密度。而且还保持了DTC不依赖电机参数、计算简单、动态性能好等优势。

技术领域

本发明涉及驱动电机的功率变换器控制技术领域，尤其涉及一种可抑制共模电压的矩阵变换器直接转矩控制的方法及装置。

背景技术

矩阵变换器(MC)馈电的永磁同步电机(PMSM)系统综合了PMSM功率密度大、调速性能好的优势以及MC结构紧凑、对电网谐波污染小等优点，因而在高端装备制造业中得到了广泛应用。直接转矩控制(DTC)具有控制结构简单、受电机参数影响小、动态性能好等优点，应用于状态空间矢量的数量大、种类多的MC时具有天然优势。现有MC-DTC策略通常仅使用了MC的有效矢量，或者有效矢量与零矢量组合，旋转矢量则由于不适合构造开关表，因而被DTC完全弃用。然而，与有效矢量和零矢量的共模电压较大相比，旋转矢量具有共模电压为零的天然优势，弃用旋转矢量不可避免地造成电机系统中的共模电压问题。共模电压不仅会引起电机轴承损坏，还会引起电机保护措施的误操作及产生电磁干扰等负面影响，因此，必须采取有效措施来对其进行抑制。

现有的抑制共模电压的方案需要对矩阵变换器的结构进行一定调整，例如设计一个共模电压补偿器来连接矩阵变换器，共模电压补偿器包含H桥电路、共模变压器、外部电源以及输出滤波器；或者将矩阵变换器连接正弦高频变压器，并通过脉冲密度调制的方法达到抑制共模电压的目的。但是这种方法使得系统的体积和重量均增加，从而降低矩阵变换器功率密度。

发明内容

本发明通过提供一种采用虚拟脉振矢量的共模电压抑制方法及装置，解决了现有技术中电机系统的体积和重量均增加的技术问题，实现了保证矩阵变换器功率密度的技术效果。

本发明提供了一种采用虚拟脉振矢量的共模电压抑制方法，包括：

使用旋转方向相反的旋转矢量合成虚拟脉振矢量，得到虚拟脉振矢量合成表；所述虚拟脉振矢量合成表至少包括：虚拟脉振矢量与旋转矢量之间的对应关系；

确定各所述虚拟脉振矢量的实时方向，得到虚拟脉振矢量方向表；所述虚拟脉振矢量方向表至少包括：虚拟脉振矢量与不同输入电压相角、矢量方向之间的对应关系；

构建基于虚拟脉振矢量的矩阵变换器-直接转矩控制开关表；所述开关表至少包括：与不同定子磁链相角、转矩滞环比较器的输出量、磁链滞环比较器的输出量对应的矢量的方向；

获得定子磁链相角、转矩滞环比较器的输出量、磁链滞环比较器的输出量、输入电压相角；

根据所述定子磁链相角、转矩滞环比较器的输出量、磁链滞环比较器的输出量查询所述开关表，得到对应的矢量的方向；

根据所述矢量的方向和输入电压相角查询所述虚拟脉振矢量方向表，得到对应的虚拟脉振矢量；

根据所述虚拟脉振矢量查询所述虚拟脉振矢量合成表，得到对应的旋转矢量，确定矩阵变换器各开关管的导通状态及占空比，完成控制。

进一步地，所述使用旋转方向相反的旋转矢量合成虚拟脉振矢量，得到虚拟脉振矢量合成表，包括：

用任意一个正向旋转矢量和一个逆向旋转矢量按各50％占空比合成，得到一个虚拟脉振矢量，得到所述虚拟脉振矢量合成表。

进一步地，所述获得定子磁链相角，包括：

获得矩阵变换器的输出三相电流i_A、i_B、i_C和输入三相电压u_a、u_b、u_c；