[发明专利]双三相电机最小谐波注入过调制策略及其载波实现方法

说明书

本发明公开了一种双三相电机最小谐波注入过调制策略及其载波实现方法，具体方法包括：通过引入中间矢量的概念，基于空间电压矢量算法对过调制区谐波子平面需要注入的谐波电压进行分析，提出了双三相电机过调制区最小谐波注入策略，最大程度的减少了过调制区的谐波电流，针对六相逆变器四矢量空间电压矢量算法具有的脉宽调制波形不对称，开关损耗较大等问题，将线性调制区和过调制区算法统一于基于载波的双零序注入脉宽调制策略实现，可以实现线性调制区和过调制区之间的平滑切换，本发明解决了现有技术中存在的最小谐波注入技术空白且基于SVPWM实现过程复杂的问题。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种双三相电机最小谐波注入过调制策略及其载波实现方法。

背景技术

随着电力电子变换技术的快速发展，电机驱动系统摆脱了三相供电网络的限制。多相(相数>3)电机驱动系统在大功率高可靠性交流传动领域得到了广泛的关注。多相电机驱动系统具有低压大功率输出、低转矩脉动、适于容错运行等优势，特别适合应用于电动车、风力发电、航空航天等领域。永磁同步电机凭借其良好的控制性能、高功率密度、节约能源等优势被广泛应用；双三相永磁同步电机将多相电机技术应用于永磁同步电机，使得双三相永磁同步电机不仅具有永磁同步电机的特点，同时继承了多相电机的优点，将两者进行了很好的融合。过调制策略可以提高母线电压利用率，提高电机驱动系统的动态响应能力，尤其是在电动汽车等低母线电压场合，过调制技术可以提高弱磁运行时的输出功率和转矩，传统的三相过调制技术已经得到了广泛的研究，提出了多种过调制策略的实现方法，而过调制不可避免的会引入以5、7、11、13次为主的低次谐波，进而造成电流畸变导致转矩脉动产生，增加系统的损耗。对于双三相电机系统，由于其谐波子平面的阻抗较小，因此过调制会引起较大的谐波电流，增加系统的损耗。因此理想的双三相电机过调制策略要求在满足基波子平面电压矢量合成的同时，将谐波子平面上的谐波电压幅值限制到最小，并且易于实现。目前双三相电机过调制策略大都没有实现最小谐波注入且实现过程比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种双三相电机最小谐波注入过调制策略及其载波实现方法，解决了现有技术中存在的最小谐波注入技术空白且基于SVPWM实现过程复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是，双三相电机最小谐波注入过调制策略及其载波实现方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、定义双三相永磁同步电机映射到基波子平面α-β子平面同一方向上的大矢量和中矢量合成的新矢量为中间矢量v，控制周期为T_s，设大矢量v_L的作用时间为μT_s，则中矢量v_M的作用时间为(1-μ)T_s；

步骤2、由步骤1中所得各矢量的作用时间求得中间矢量v在α-β和z₁-z₂子平面的幅值，并求使得时对应的u解；

步骤3、列写双三相永磁同步电机在过调制区的各个约束方程和目标方程；

步骤4、对目标方程进行求解，使参考矢量v_r位于中间矢量构成的三角形边沿上，以保证所选择的中间矢量幅值为能合成参考矢量v_r的最小幅值；

步骤5、将α-β和z₁-z₂子平面的参考电压通过矢量空间解耦逆变换得到双三相电机各相电压参考值，然后在各相电压中注入一定的零序分量，最后将得到的各相极电压与三角载波进行比较后输出PWM波形实现过调制。

本发明的特点还在于，

步骤2具体为：

中间矢量v在α-β和z₁-z₂子平面的幅值分别为：