[发明专利]一种混合逆变器开绕组永磁同步电机系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种混合逆变器开绕组永磁同步电机系统的控制方法，采集电机三相定子电压与电流后，经三相/两相静止坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压和电流，据此得到电磁转矩和定子磁链实际反馈值，经PI控制器得到电磁转矩的初始给定值，从而得到电磁转矩和定子磁链的给定值，再结合电容电压PI控制器的输出，得到两个逆变器的最终给定电压矢量，最后经空间矢量脉宽调制生成逆变器的开关信号，触发混合逆变器的开关器件，实现开绕组永磁同步电机的直接转矩控制。本发明实现了开绕组永磁同步电动机低、中、高速的宽范围运行，增大了电机加速过程中的电磁转矩，提高了直流电压源的电压利用率，并保证了永磁同步电机的高速恒功率运行。

主权项

一种混合逆变器开绕组永磁同步电机系统的控制方法，混合逆变器由直流电压源供电的第一逆变器（1）和电容供电的第二逆变器（2）构成，第一逆变器（1）和第二逆变器（2）分别与永磁同步电动机（3）的定子绕组两端相连；其特征在于，该控制方法包括如下步骤：（1）利用电压电流传感器（6）采集永磁同步电机的三相定子电压信号uaubuc和三相定子电流信号iaibic，通过三相/两相静止坐标变换模块（9）对其进行坐标变换，得到两相静止αβ坐标系中的电压分量uαuβ和电流分量iαiβ。利用电压传感器（7）采集第二逆变器（2）的直流母线电压，即电容的反馈电压Vdc2。利用速度编码器（8）或者无传感器技术得到转子的转速ω。（2）根据所述的电压分量uαuβ和电流分量iαiβ，通过反馈电磁转矩、定子磁链和电流矢量估计模块（10），计算出永磁同步电机的反馈电磁转矩Te、反馈定子磁链Ψs和反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ，同时计算出电流矢量的幅值Is和电流矢量相对于α轴的夹角θi。（3）根据所述的转子转速ω和给定转速ω*之差，经PI控制器（11）得到电磁转矩的初始给定值Te’。将电磁转矩的初始给定值Te’、反馈定子磁链Ψs、反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ、电流矢量的幅值Is、电流矢量相对于α轴的夹角θi和转速ω经给定电磁转矩与定子磁链计算模块（12）得到给定电磁转矩Te*和给定定子磁链Ψs*。（4）给定电磁转矩Te*与反馈电磁转矩Te之差，经PI控制器（13），得到定子磁链的角度增量Δδ。将角度增量Δδ、给定定子磁链Ψs*、反馈定子磁链Ψs、反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ以及电流矢量相对于α轴的夹角θi通过给定电压计算分配模块（14）计算出给定电压矢量Vs在α轴和β轴方向上的分量Vα、Vβ，并根据控制要求，将该给定电压矢量Vs分解为第一电压矢量：Vs1和第二电压矢量：Vs2。根据所述的电容反馈电压Vdc2与给定电容电压Vdc2*之差，经PI控制器（15），得到第二逆变器（2）的有功电压矢量Vc*，与第二电压矢量Vs2相加，得到第二逆变器（2）的给定电压矢量Vs2*。而第一电压矢量Vs1作为第一逆变器（1）的给定电压矢量Vs1*。（5）根据所述的第一逆变器（1）给定电压矢量Vs1*，利用空间矢量脉宽调制（16）生成PWM信号对第一逆变器（1）进行控制；根据所述的第二逆变器（2）给定电压矢量Vs2*，利用空间矢量脉宽调制（17）生成PWM信号对第二逆变器（2） 进行控制。