[发明专利]基于驱动器拓扑结构的开关损耗减小方法

权利要求书

1.一种基于驱动器拓扑结构的开关损耗减小方法，在SVPWM的过调制区进行调制，以达到开关损耗的减小，其特征在于，包括有以下步骤：

步骤1：驱动器的拓扑结构：所述驱动器为升压斩波Boost电路与三相桥式驱动电路串联组成的驱动器，驱动器拓扑结构源于该驱动器电路结构，驱动器电路结构的Boost电路部分以电源电压U_dc为输入，输出端接入三相桥式驱动电路的输入端；驱动器电路结构的三相桥式驱动电路上按照输入输出的顺序并接有三个桥臂A、B、C，每个桥臂包括有MOSFET N型开关管、二极管和负载线圈，由MOSFET N型开关管和二极管并联组成的开关单元，两个开关单元以串联形式接在每个桥臂上，每个开关单元的MOSFET N型开关管的栅极都分别都接在SVPWM模块上，接收SVPWM模块的驱动信号；在桥臂A,桥臂B，桥臂C的两个开关单元间分别接入负载线圈，该负载线圈为三相电机的绕组，负载线圈的另一端共同接入第1节点，该节点为该驱动器的输出端U_o，总体形成驱动器的电路结构；实际工作中，驱动器驱动电机工作时，电机的转速为n，驱动器开关器件的开关损耗P与电压U_dc和开关单元的开关次数相关；

步骤2：绘制驱动器的拓扑电压矢量图：根据驱动器的电路结构进行拓扑，并绘制驱动器的拓扑电压矢量图，驱动器的拓扑结构首先是对驱动器的三个桥臂上由MOSFET N型开关管和二极管并联组成的开关单元进行相序定义，定义桥臂A上开关单元开通为1、桥臂A下开关单元开通为0，桥臂B上开关单元开通为1、桥臂B下开关单元开通为0，桥臂C上开关单元开通为1、桥臂C下开关单元开通为0，每个开关单元的开关状态以1或0表示；驱动器总共有八种状态，国际规定除去000和111状态后，其余六个状态组成了六个不同的扇区，每个扇区的角度都为60°，其中水平正方向的矢量表示为100，以逆时针方向旋转，以60°为间隔，其余矢量依次为110、010、011、001、101，形成了六个角度均为60°的扇区；矢量100与110间为第一扇区，矢量110与010间为第二扇区，矢量010与011间为第三扇区，矢量011与001间为第四扇区，矢量001与101间为第五扇区，矢量101与100间为第六扇区，依次类推得到六个扇区及空间分布关系；给定电压矢量由第一扇区开始，沿逆时针方向不断旋转，设给定电压矢量在当前扇区，则给定电压矢量的值由在当前扇区的两边矢量与下一扇区的一个相邻矢量进行三矢量合成得到；以此规则绘制出驱动器拓扑电压矢量图；

步骤3：设定减小开关损耗的假设条件：驱动器开关器件的开关损耗与驱动器的电压、电流、开关次数有关，其中电流大小保持不变，因此开关损耗与驱动器的电压和开关器件的开关次数相关；当电机中电压保持不变，电机转速n与开关次数有关，也就是说驱动电路中的负载线圈电压不变时，开关损耗与电压U_dc和转速n有关；假设U_dc与n之间是线性关系，即U_dc＝kn，其中k为比例系数，则驱动器开关器件的开关损耗就只和开关次数相关；减小开关损耗的假设条件为：U_dc＝kn；

步骤4：得到给定电压在不同扇区作用时矢量分量作用时间，得到αβ坐标系下电压矢量：对给定电压在驱动器拓扑电压矢量图的不同扇区进行不含零矢量的三矢量分解，得到给定电压矢量在三矢量合成下对应矢量分量的三个作用时间，设定x₁、x₂、x₃为给定电压在对应扇区分解后相应矢量分量按照逆顺序排布的作用时间，设给定电压在第一扇区，则给定电压在第一扇区以及与第一扇区相邻的下一扇区的相关矢量参与分解，通过坐标变换得到在两相静止坐标系αβ下的电压矢量U_α、U_β；根据驱动器六个扇区的拓扑电压矢量图，在每个扇区内对给定电压进行矢量分解，求出不同扇区给定电压的矢量分量的作用时间；

步骤5：计算每个桥臂开关时间，对桥式驱动电路调制：对三个矢量分量作用时间在每一扇区按照矢量分量的逆顺序进行重新排布，绘制波形图，得到每相的开关时间，若给定电压矢量在第一扇区，设定a₁、a₂、a₃为驱动电路每相的开通时间，得到基于驱动器拓扑结构的每相开关时间a₁＝x₂+x₃、a₂＝Not a₁ or x₂、a₃＝0；依次类推，每个扇区都执行相同计算，得到基于桥式驱动电路拓扑结构的开关时间a₁、a₂、a₃；将给定电压在每个扇区内经过坐标变换得到在两相静止坐标系下的电压矢量，将其作为SVPWM模块的输入，产生调制波形，用调制波形对开关单元进行过调制区调制；

步骤6：根据调制结果，计算驱动器开关损耗：根据给定电压矢量在六个扇形区域内作用的开关时间和相应的矢量分量，经SVPWM模块对开关器件栅极发出驱动信号进行调制，其中两相桥臂处于被调制的开关状态，另外一相上的开关单元是处于固定状态，该固定或为常通或为常闭，依据每个开关单元的常通区间角度计算开关损耗，实现整个驱动器开关损耗的减小。