[发明专利]一种多相永磁同步电机的非正弦SVPWM控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种多相永磁同步电机的非正弦SVPWM控制方法及装置，属于交流电机与驱动控制领域。其方法以SPWM输出相调制波为基准，对SVPWM调制的谐波注入非正弦供电进行输入补偿和输出变换。输入补偿通过实际电压d‑q给定分量计算各谐波平面补偿角度并叠加电机实际反馈角度θ_r，以补偿谐波注入非正弦供电的各谐波平面d轴电压给定值输出变换通过交换d、q分量后的拓展Park变换矩阵T_c(θ)，使多相SVPWM输出相调制波变换为方波非正弦波形。并提供了多相永磁同步电机的非正弦SVPWM控制装置。本发明实现了闭环跟踪下SVPWM调制的谐波注入非正弦供电技术，为谐波注入非正弦供电、多相SVPWM及其他开环电压给定算法组合应用到闭环跟踪系统提供了参考思路。

技术领域

本发明属于交流电机与驱动控制领域，更具体地，涉及一种多相永磁同步电机的非正弦SVPWM控制方法及装置。

背景技术

相数大于3的多相系统具有低压器件实现大功率、转矩性能好和缺相容错运行等优点，使其在电压受限的大功率和高可靠性工业应用场合备受青睐。永磁电机优越的可控性，使其在越来越多的工业场景中得到应用。多相永磁同步电机兼具永磁电机可控性好和多相电机可靠性高的优点，因此具有广阔的应用前景。当前多相永磁同步电机多采用基波正弦供电，没有发挥其最佳性能。

相比传统三相电机，多相电机具有更多的设计和控制自由度，方波绕组电机通过方波非正弦供电，能够实现最佳性能，可以通过谐波注入方波供电技术实现。此外，多相SVPWM技术将电机和逆变器考虑为一个整体，适合微处理器实现，对提高系统性能具有积极意义。多相永磁同步电机必须采用闭环控制方式，以防止电机发生失步引起的失控和安全问题。因此，研究多相永磁同步电机在电流闭环跟踪下采用SVPWM调制的谐波注入非正弦供电技术，对提高多相永磁同步电机控制系统性能，及拓宽实际应用范围具有重要意义。

闭环控制的关键是电流控制，即电流的闭环响应。实践证明，对于多相永磁同步电机，应用拓展Park变换的SPWM，能够输出响应电流的相电压波形。对于其他基于开环电压给定的算法，要实现电流闭环响应，可以将其输出波形与SPWM同相调制波相位比较，因此称SPWM输出的相调制波为相位补偿算法的基准。以九相永磁同步电机为例，电流环输出得到基波电压d-q分量，按谐波注入系数关系得到四个正交平面的电压d-q分量，经过拓展反Park变换可以得到输出相调制波。拓展反Park变换T(θ)如下：

其中，对于功率不变原则，选取对于幅值不变原则，选取x₁＝2/9，x₂＝1/2。其中k＝1,3,5,7，为各谐波平面补偿后位置角

传统的非正弦供电技术基于多相异步电机开环电压参考矢量给定方式，在多相永磁同步电机的闭环下无法正常工作。当前已有相位补偿方法可以方便地将一种基于开环电压给定方式的算法拓展到闭环跟踪方式，但是在非正弦SVPWM算法中谐波注入非正弦供电和多相SVPWM不能通过一次相位补偿实现。谐波注入非正弦供电技术只能用多相SPWM调制实现，而多相SPWM调制方法涉及大量的三角函数计算，不便于微机运行。

因此，多相永磁同步电机在电流闭环跟踪下采用SVPWM调制的谐波注入非正弦供电技术需要进一步研究，解决难以实现多相永磁同步电机电流闭环跟踪下采用SVPWM调制的谐波注入非正弦供电技术的实际应用的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多相永磁同步电机的非正弦SVPWM控制方法及装置，其目的在于，实现多相永磁同步电机在电流闭环跟踪下采用SVPWM调制的谐波注入非正弦供电技术，以能够输出电流跟踪的相电压波形的SPWM技术作为基准，对谐波注入非正弦供电和多相SVPWM进行基准补偿，由此解决现有技术难以实现多相永磁同步电机电流闭环跟踪下采用SVPWM调制的谐波注入非正弦供电技术的实际应用的技术问题。