[发明专利]一种抑制零序电流的方法

摘要

本发明公开了一种抑制零序电流的方法，其中电机驱动系统包括直流电源、直流母线电容、第一三相逆变器以及第二三相逆变器。针对传统开绕组电机由单个直流电源供电引起的零序电流问题，本发明还提供了一种零序电流控制方法。由于本方法使逆变器输出的交流侧和直流侧电流具有倍频效果，可以降低电机的转矩脉动，同时减小逆变器直流侧输出的电压脉动，进而降低逆变器对直流侧电容的需求。本发明仅通过改进软件算法就实现，不需要增加任何的硬件成本，可以提高电机控制性能和电机控制器功率密度。

主权项

1.一种基于三相开绕组交流电机驱动系统的零序电流抑制方法，所述三相开绕组交流电机驱动系统包括：直流电源(1)、直流母线电容(2)以及第一三相逆变器(3)，以及第二三相逆变器(4)；所述第一三相逆变器(3)包括第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，所述第一桥臂包括第一开关管与第二开关管，所述第二桥臂包括第三开关管与第四开关管，所述第三桥臂包括第五开关管与第六开关管；所述第二三相逆变器(4)包括第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，所述第四桥臂包括第七开关管与第八开关管，所述第五桥臂包括第九开关管与第十开关管，所述第六桥臂包括第十一开关管与第十二开关管；所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端连接，所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端连接；所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第一端连接，所述第九开关管的第二端与所述第十开关管的第一端连接，所述第十一开关管的第二端与所述第十二开关管的第一端连接；所述直流母线电容(2)的第一端、所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端、所述第五开关管的第一端、所述第七开关管的第一端、所述第九开关管的第一端以及所述第十一开关管的第一端均与所述直流电源(1)的正极端连接；所述直流母线电容(2)的第二端、所述第二开关管的第二端、所述第四开关管的第二端、所述第六开关管的第二端、所述第八开关管的第二端、所述第十开关管的第二端以及所述第十二开关管的第二端均与所述直流电源(1)的负极端连接；在工作时，所述第一桥臂的中点与三相开绕组交流电机定子绕组的第一接线端连接，所述第二桥臂的中点与所述三相开绕组交流电机定子绕组的第二接线端连接，所述第三桥臂的中点与所述三相开绕组交流电机定子绕组的第三接线端连接，所述第四桥臂的中点与所述三相开绕组交流电机定子绕组的第四接线端连接，所述第五桥臂的中点与所述三相开绕组交流电机定子绕组的第五接线端连接，所述第六桥臂的中点与所述三相开绕组交流电机定子绕组的第六接线端连接；其特征在于，所述零序电流抑制方法包括：将旋转坐标系下的d轴电流、q轴电流以及零轴电流分别与d轴参考电流、q轴参考电流以及零轴参考电流进行比较，得到d轴误差电流、q轴误差电流以及零轴误差电流；通过所述d轴误差电流、所述q轴误差电流以及所述零轴误差电流，得到d轴参考电压、q轴参考电压以及零轴参考电压，并通过所述d轴参考电压、所述q轴参考电压、所述零轴参考电压和转子位置角度，得到静止坐标系下的三相参考电压；由所述三相参考电压得到第一三相逆变器(3)各相的参考电压以及第二三相逆变器(4)各相的参考电压，通过将所述第一三相逆变器(3)各相的参考电压以及所述第二三相逆变器(4)各相的参考电压分别与三角载波进行幅值比较生成初始对称脉宽调制信号；根据所述转子位置角度所处的扇区，分别对各所述初始对称脉宽调制信号进行移相，以使所述第一三相逆变器(3)以及所述第二三相逆变器(4)输出相同的共模电压，得到目标脉宽调制信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5以及PWM6，其中，PWM1、PWM2以及PWM3用于控制所述第一三相逆变器(3)的开关管动作，PWM4、PWM5以及PWM6用于控制所述第二三相逆变器(4)的开关管动作，以抑制零序电流；所述扇区的分区情况为：其中，θ表示所述转子位置角度；若所述转子位置角度处于第一扇区，则将G_a1保持不变得到目标脉宽调制信号PWM1，将G_a2保持不变得到目标脉宽调制信号PWM4，移动G_b2使G_b2的下降沿与PWM1下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM5，移动G_c2使G_c2的上升沿与PWM1上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM6，移动G_b1使G_b1的上升沿与PWM4上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM2，移动G_c1使G_c1的下降沿与PWM4下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM3，PWM2的下降沿自动与PWM6的下降沿对齐，PWM3的上升沿自动与PWM5的上升沿对齐，其中，G_a1、G_b1以及G_c1为驱动所述第一三相逆变器(3)上管的初始脉宽调制信号，G_a2、G_b2以及G_c2为驱动所述第二三相逆变器(4)上管的初始脉宽调制信号；若所述转子位置角度处于第二扇区，则将G_c1保持不变得到目标脉宽调制信号PWM3，将G_c2保持不变得到目标脉宽调制信号PWM6，移动G_b2使G_b2的下降沿与PWM3下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM5，移动G_a2使G_a2的上升沿与PWM3上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM4，移动G_b1使G_b1的上升沿与PWM6上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM2，移动G_a1使G_a1的下降沿与PWM6下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM1，PWM2的下降沿自动与PWM4的下降沿对齐，PWM1的上升沿自动与PWM5的上升沿对齐，其中，G_a1、G_b1以及G_c1为驱动所述第一三相逆变器(3)上管的初始脉宽调制信号，G_a2、G_b2以及G_c2为驱动所述第二三相逆变器(4)上管的初始脉宽调制信号；若所述转子位置角度处于第三扇区，则将G_b1保持不变得到目标脉宽调制信号PWM2，将G_b2保持不变得到目标脉宽调制信号PWM5，移动G_c2使G_c2的下降沿与PWM2下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM6，移动G_a2使G_a2的上升沿与PWM2上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM4，移动G_c1使G_c1的上升沿与PWM5上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM3，移动G_a1使G_a1的下降沿与PWM5下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM1，PWM3的下降沿自动与PWM4的下降沿对齐，PWM1的上升沿自动与PWM6的上升沿对齐，其中，G_a1、G_b1以及G_c1为驱动所述第一三相逆变器(3)上管的初始脉宽调制信号，G_a2、G_b2以及G_c2为驱动所述第二三相逆变器(4)上管的初始脉宽调制信号；若所述转子位置角度处于第四扇区，则将G_a1保持不变得到目标脉宽调制信号PWM1，将G_a2保持不变得到目标脉宽调制信号PWM4，移动G_c2使G_c2的下降沿与PWM1下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM6，移动G_b2使G_b2的上升沿与PWM1上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM5，移动G_c1使G_c1的上升沿与PWM4上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM3，移动G_b1使G_b1的下降沿与PWM4下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM2，PWM3的下降沿自动与PWM5的下降沿对齐，PWM2的上升沿自动与PWM6的上升沿对齐，其中，G_a1、G_b1以及G_c1为驱动所述第一三相逆变器(3)上管的初始脉宽调制信号，G_a2、G_b2以及G_c2为驱动所述第二三相逆变器(4)上管的初始脉宽调制信号；若所述转子位置角度处于第五扇区，则将G_c1保持不变得到目标脉宽调制信号PWM3，将G_c2保持不变得到目标脉宽调制信号PWM6，移动G_a2使G_a2的下降沿与PWM3下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM4，移动G_b2使G_b2的上升沿与PWM3上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM5，移动G_a1使G_a1的上升沿与PWM6上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM1，移动G_b1使G_b1的下降沿与PWM6下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM2，PWM1的下降沿自动与PWM5的下降沿对齐，PWM2的上升沿自动与PWM4的上升沿对齐，其中，G_a1、G_b1以及G_c1为驱动所述第一三相逆变器(3)上管的初始脉宽调制信号，G_a2、G_b2以及G_c2为驱动所述第二三相逆变器(4)上管的初始脉宽调制信号；若所述转子位置角度处于第六扇区，则将G_b1保持不变得到目标脉宽调制信号PWM2，将G_b2保持不变得到目标脉宽调制信号PWM5，移动G_a2使G_a2的下降沿与PWM2下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM4，移动G_c2使G_c2的上升沿与PWM2上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM6，移动G_a1使G_a1的上升沿与PWM5上升沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM1，移动G_c1使G_c1的下降沿与PWM5下降沿对齐得到目标脉宽调制信号PWM3，PWM1的下降沿自动与PWM6的下降沿对齐，PWM3的上升沿自动与PWM4的上升沿对齐，G_a1、G_b1以及G_c1为驱动所述第一三相逆变器(3)上管的初始脉宽调制信号，G_a2、G_b2以及G_c2为驱动所述第二三相逆变器(4)上管的初始脉宽调制信号。