[发明专利]双三相永磁同步电机PMSM锯齿载波双随机SVPWM控制方法

说明书

本发明公开了一种双三相永磁同步电机PMSM锯齿载波双随机SVPWM控制方法。双三相永磁同步电机采用SVPWM时会导致相电流在开关频率及其整数倍处存在集中的高频谐波，带来振动噪声问题。此外，对双三相电机开关序列的中心化处理，也会增加谐波含量。为解决上述问题，本发明结合随机零矢量SVPWM与变延时SVPWM，提出基于锯齿载波的双随机SVPWM控制方法。在不影响矢量控制运行性能的情况下，将开关频率及其整数倍处的谐波分散到指定频域内，显著降低相电流的高频谐波幅值。与此同时，采用锯齿载波代替传统的三角载波，避免了开关序列的中心化处理，降低了谐波含量。

技术领域

本发明涉及双三相永磁同步电机谐波抑制与低振噪领域，具体是一种双三相PMSM锯齿载波双随机SVPWM策略，有利于减少谐波含量，降低开关频率及其整数倍处谐波幅值，进而减少电磁干扰与振动噪声。

背景技术

多相电机驱动系统相较于传统的三相电机，具有更大的功率输出、更小的转矩脉动、更高的母线电压利用率、更多的控制自由度、以及更优的容错性能等优点，因此在电动飞机、舰船推进、潜艇等领域具有良好的应用前景。其中，相移30°的双三相永磁同步电机，其转矩脉动较普通五相或六相电机更小，具有更大的优势。

双三相永磁同步电机PMSM由六相电压源逆变器驱动，功率管的开通和关断会在开关频率及其整数倍处产生集中的高频谐波，引起高频振动噪声与电磁干扰。针对这一问题，一般从调制策略出发，抑制集中的高频谐波。主要方法有：1)使用改进型SVPWM，消除开关频率奇数倍处的谐波，但该方法只适用于三相电机。2)利用交错并联逆变器消除开关频率偶数倍处的谐波，但这种方法对电机的结构要求较高，且实现复杂。3)使用扩频调制技术，将高频谐波分散到较宽的频率范围内，降低谐波幅值，且无需改变系统的拓扑结构，具有很大的研究价值和应用前景，是现阶段研究较多的一种用于抑制高频谐波的调制策略。

目前，常用的随机扩频调制主要有随机零矢量SVPWM和随机开关频率SVPWM。相比之下，随机开关频率SVPWM具有更好的谐波分散效果，但其会使采样频率伴随开关频率随机变化，导致调节器参数不再适用。而变延时SVPWM，随机改变开关频率的同时保持采样频率不变，克服了传统随机开关频率调制的缺点，提高了随机调制的控制性能。将随机零矢量与随机开关频率调制相结合，可有效的将开关频率及其整数倍处的高频谐波分散到了较宽的频域内，大幅降低谐波幅值，获得较好的高频性能。

另一方面，双三相电机矢量控制系统为了获得更高的母线电压利用率，以及更有效的控制谐波空间，一般采用最大四矢量SVPWM方法，但其产生的PWM开关序列并不是中心对称的，使得硬件实现在传统的三角载波调制时变得困难。为了解决这个问题，通常将不对称的开关序列进行中心化处理，但这种方法会使参考电压矢量发生改变，增加谐波含量，影响系统的控制性能。

发明内容

本发明针对双三相PMSM电流谐波带来的振动噪声问题，采用随机零矢量-变延时双随机SVPWM，在不影响控制系统性能的情况下，将集中的高频谐波分散到指定频域内，显著降低谐波幅值。此外，使用锯齿载波调制，直接得到最大四矢量SVPWM所需的非中心对称的开关序列，避免了使用三角载波时对开关序列的中心化处理，使得控制性能更加稳定，减小谐波含量，降低振动噪声。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

双三相永磁同步电机PMSM锯齿载波双随机SVPWM控制方法，包括以下几个步骤：

步骤1：首先通过PI控制器和坐标变换得到参考电压矢量在基波子平面α-β轴和三次谐波子平面z1-z2轴的投影u_α、u_β、u_z1、u_z2；