[发明专利]一种六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用

说明书

本发明公开了一种六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用，方法包括：计算并判断参考电压矢量u_ref^*在αβ平面中所处的扇区；根据参考电压矢量u_ref^*所在的扇区，选择与该扇区最近的四个相邻非零长矢量，并计算非零长矢量在o1o2平面的分量大小和作用时间；确定抑制o1o2平面谐波的零矢量并计算其作用时间；根据非零长矢量的作用时间，及抑制o1o2平面谐波的零矢量作用时间对矢量位置进行分配，并输出脉冲。本发明能够解决传统调制方式增加电机的定子损耗，造成电机和变流器效率的下降，严重时会使控制系统误认为发生过流故障而封锁PWM脉冲的技术问题。

技术领域

本发明涉及电力电子与电力传动技术领域，尤其是涉及一种六相电机空间矢量调制方法、装置及其应用。

背景技术

目前，常用的交流电机有单相电机和三相电机两种，具体采用哪种相数是由与电机相连的电力系统来决定的，在工业上应用最多的是与三相电源匹配的三相电机。但是随着电力电子技术、变频技术的飞速发展，整个系统对电机定子绕组相数的限制正在逐渐放宽，这就意味着电机定子绕组的相数已经可以被作为一个新的自由参数来选择，这种现象在变频调速电机领域内显现的尤为突出。随着电力电子技术的迅速发展，利用先进的控制技术可以方便的将三相电源变多相电源，因此多相电机得到了迅速的发展。六相双Y移30°绕组是多相绕组中应用较多，具有很好发展前景的一种绕组，这种结构的绕组将是交流电机未来发展的一个新方向。交流电机采用六相双Y移30°绕组是减少高次谐波、提高电机效率以及提高电机极限容量的有效措施。

双Y移30°六相电机在六相逆变器驱动下的接线图如附图1和附图2所示。其中，附图1所示是六相逆变器供电下双Y移30°六相电机定子绕组双中性点连接方式的结构示意图，附图2所示是中六相逆变器供电下双Y移30°六相电机定子绕组单中性点连接方式的结构示意图。定子绕组由两套绕组a1、b1、c1和a2、b2、c2组成，两套绕组之间在电空间上有30°的位移。逆变器102每一相桥臂上的开关元件105处于互补状态，令上桥臂的开关元件105闭合时状态为1，下桥臂的开关元件105闭合时的状态为0，六相桥臂共有2⁶＝64个开关状态。将这64个开关状态下电机绕组相电压利用式1-1进行坐标变换，变换至αβ、z1z2、o1o2三个相互垂直的子平面其中，αβ平面与电机电磁转矩有关，这个平面上的电流可以产生电磁转矩，z1z2平面和o1o2平面与电磁转矩无关，其平面上的电流不会产生电磁转矩，却会增加电机的定子铜耗。可以得到如附图3至附图6所示的电压空间矢量分布图，附图3所示为六相逆变器供电下双Y移30°六相电机定子绕组单中性点或双中性点连接方式在αβ平面下的矢量分布示意图；附图4所示为六相逆变器供电下双Y移30°六相电机定子绕组单中性点或双中性点连接方式在z1z2平面下的矢量分布示意图；附图5所示为六相逆变器供电下双Y移30°六相电机定子绕组单中性点连接方式在o1o2平面下的矢量分布示意图；附图6所示为六相逆变器供电下双Y移30°六相电机定子绕组双中性点连接方式在o1o2平面下的矢量分布示意图。在附图3至附图6中，矢量标号的二进制值对应a1、a2、b1、b2、c1、c2相的状态。

在附图3所示的平面坐标系中，根据相同的幅值、不同的相角将64个矢量分为以下四类：

长矢量：标号为48、56、60、28、12、14、15、7、3、35、49的矢量；

中矢量：标号为32、53、58、16、40、61、20、62、8、29、4、46、31、10、5、47、2、23、1、43、55、34、59、17的矢量；

短矢量：标号为54、25、36、26、45、22、9、38、27、37、18、41的矢量；

零矢量：标号为0、21、42、63的矢量。

其中，上述长矢量、中矢量、短矢量又合称为有效矢量、非零矢量。