[发明专利]一种用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置

说明书

本发明公开了一种用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置，其中，该系统是根据三相交流电机的三相电流，利用空间电压矢量调制分别控制三相四桥臂逆变电路中四个桥臂的开关管开通或关断；当处于某一扇区内的某一有效空间电压矢量状态时，如果三相交流电机中矢量状态发生变化的相应两相电流都不等于0，关断第四桥臂的开关管，执行第一续流模式，产生第一续流；如果相应两相电流至少有一相等于0，开通第四桥臂的开关管，执行第二续流模式，产生第二续流；根据三相电流的实时状态，通过调节第四桥臂的开关管的开关状态控制执行第一或第二续流模式，在三相交流电机侧产生一个反向的零轴电压，降低零轴的平均电压，抑制零序电流。

技术领域

本发明属于电机驱动控制领域，尤指一种用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置。

背景技术

现有的带中性线的三相交流电机的控制系统中，针对提高系统的性能主要是通过复杂的拓扑结构，这样的控制相对复杂，导致系统的鲁棒性受限。

其中，控制系统主要采用方法有以下两种：1、增加电路元件：中性线引出线上加装隔离开关，以切断一些电机中性线上的谐波电流大小和分布情况。或者中性线引出线上加装电抗器，但将引起负荷中性点偏离，加大三相电压的不平衡度；2、复杂的电路结构与控制方法：通过选用结构复杂的电路和控制算法，实现抑制三相电机零线上的零序电流。

对于方法1中存在的问题，是容易增加系统拓扑结构的复杂性和成本。而方法2中各种改进的闭环控制算法，由于算法复杂，降低了系统的鲁棒性；同时需要增加额外的检测、保护电路，从而带来额外的元器件成本。另外，中性线上的零序电流成份如果过大，容易影响电机的寿命和效率，严重时可能烧毁中性线，同时由于高次谐波电流作用于导线上，则使导线产生集肤效应，使导线载流量下降。由于制造上的原因，要从电机结构上完全克服零序电流是有困难的，因此必须从电机的运行方式及系统上采取措施限制零序电流。

发明内容

对于现有技术中存在的无法完全克服零序电流的问题，本发明针对带中性线的三相交流电机的新型四开关电路的控制，基于传统两电平空间电压矢量调制的方法，根据本系统电路的特点，构建出一种新型的空间电压矢量结构图和空间电压矢量调制方法；同时在各个扇区内灵活地配置新旧电压矢量，从而达到抑制零序电流，实现三相电机电流对称输出的目的。

为达到上述目的，本发明提出了一种用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置，包括：用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置，包括：整流单元、直流母线电容、逆变单元、三相交流电机，其中，所述整流单元，用于接入外部交流电，并将其整流为直流电；所述直流母线电容，与整流单元并联连接；所述逆变单元连接整流单元及三相交流电机，包括：三相四桥臂逆变电路、逆变电路控制模块；其中，所述三相四桥臂逆变电路，用于将所述直流电逆变为交流电，驱动三相交流电机，包括四个桥臂，所述四个桥臂之间并联连接；所述逆变电路控制模块，用于根据所述三相交流电机的三相电流，利用空间电压矢量调制分别控制所述四个桥臂的开关管开通或关断，降低零轴的平均电压，抑制零序电流。

本发明提出的用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置提供了驱动带中性线的三相交流电机驱动的电路方案，通过新型的空间电压矢量调制方法，有效地抑制了带中性线的三相交流电机系统中固有的零序电流，从而能大大降低传统带中性线的三相交流电机的驱动电路的成本，并且更有利于拓宽带中性线的三相交流电机的驱动电路拓扑的应用领域。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的用于抑制三相交流电机的零序电流的控制装置结构示意图。

图2A及图2B为图1的控制系统的两种电路结构示意图。

图3A为现有的三开关空间电压矢量调制示意图。

图3B为本发明的四开关空间电压矢量调制示意图。