[发明专利]五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略

说明书

本发明公开了一种五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略，正常六桥臂逆变器驱动双三相电机直接转矩控制运行时需要对电压矢量进行修正，采用修正后的虚拟矢量进行直接转矩控制可以抑制谐波电流，当六桥臂逆变器一相桥臂故障后，采用五桥臂逆变器驱动双三相电机容错系统直接转矩控制运行时，需要对电压矢量重新进行修正，传统双三相电机缺相运行时的直接转矩控制通常需要重新进行定子磁链分区和开关表设计，而采用本发明公开的五桥臂逆变器驱动双三相电机直接转矩控制策略，其定子磁链分区和开关表的选取规则与双三相电机正常运行时一致，其差别只是五桥臂运行时其中六个虚拟矢量的幅值有所减少，因此比较易于实现。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略。

背景技术

随着电力电子变换技术和控制理论的快速发展，多相(相数>3)电机驱动系统凭借其低压大功率输出、低转矩脉动、适于容错运行等优势而被国内外学者广泛研究；在众多不同类型的多相电机中，六相电机由于和传统三相电机具有紧密的联系而得到了更多的关注。由60°相带角三相电机裂相后得到的不对称六相电机(相移30°双三相电机)由于转矩脉动更小而具有更大的应用优势。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同时具有永磁同步电机和多相电机的优点。直接转矩控制技术是在矢量控制技术之后发展起来的，直接转矩控制采用Bang-Bang控制(滞环控制)，通过控制逆变器的开关状态来获得转矩的高动态性能。相比于矢量控制技术，它不仅摒弃了传统的解耦思想，取消了旋转坐标变换，减弱了系统对电机参数的依赖性，同时具有控制结构简单，运算处理过程简单，不需要单独的PWM调制器等优点。针对双三相永磁同步电机，其正常运行时的直接转矩控制已经得到充分的研究，目前研究的重点是故障运行时的直接转矩控制策略，六相电压型逆变器一相故障时，常用双三相电机缺相情况下的直接转矩控制通常需要重新进行定子磁链分区和开关表设计，而本发明提出的五桥臂逆变器驱动双三相电机直接转矩控制，其定子磁链分区和开关表的选取规则与双三相电机正常运行时一致，其差别只是五桥臂运行时其中六个虚拟电压矢量的幅值有所减少，因此比较易于实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略，解决了现有技术中存在的六相电压型逆变器一相故障时需要重新进行定子磁链分区和开关表设计的问题。

本发明所采用的技术方案是，五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略，具体按照以下步骤实施：

步骤1、绘制六相逆变器在α-β与z₁-z₂子平面的电压矢量；定义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虚拟矢量v_-virtual，绘制六相逆变器在α-β子平面的虚拟矢量；

步骤2、当六桥臂逆变器驱动双三相电机系统发生一相桥臂缺相故障时，系统变为五桥臂运行，绘制五桥臂逆变器在α-β与z₁-z₂子平面的电压矢量图，与步骤1六相逆变器电压矢量相比寻找双三相电机五桥臂运行时发生变化的虚拟矢量；

步骤3、在保证z₁-z₂子平面谐波电压为零的条件下，以α-β子平面在任意幅角下能够合成幅值为0.408U_dc的电压矢量为前提，利用双三相电机系统双零序注入PWM策略中的均值零序注入连续脉宽调制策略，以及各相极电压与相占空比间关系得到各虚拟矢量对应的PWM波形，进而得到虚拟矢量所含基本矢量及其所占比例；