[发明专利]基于变PWM频率法的永磁同步电机模块化驱动器的主动热管理方法

说明书

本发明公开了一种基于变PWM频率法的永磁同步电机模块化驱动器的主动热管理方法，所述包括如下步骤：一、在永磁同步电机的每个电压源逆变器的散热器上各放置一个温度传感器；二、检测永磁同步电机的每个三相电压源逆变器，得到温度采样值；三、经过主动热管理算法，依据温度高的驱动器给定频率应该较低的原则，得到驱动每个三相电压源逆变器的给定PWM频率；四、依据电机功率和给定PWM频率得到每个驱动器的参考电压矢量和PWM频率给定信号；五、经过空间矢量脉宽调制技术生成驱动三相电压源逆变器的PWM信号，从而实现模块化驱动器的主动热管理。本发明延长了多单元永磁同步电机的模块化驱动器使用寿命，提高了电机控制系统的可靠性。

技术领域

本发明属于电机驱动及电力电子领域，涉及一种采用改变模块化驱动器的PWM频率来实现永磁同步电机控制系统主动热管理的方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)相比其他电机具有高可靠性、高功率密度、高控制精度等优点，故其在数控机床、机器人伺服控制、电动汽车、军用武器、深水伺服系统以及航空航天等领域得到了飞速的发展。为提高电机控制系统的可靠性，降低转矩脉动，永磁同步电机可采用多个单元电机的绕组结构，其中每个单元电机由一套三相绕组构成。

在驱动具有多个单元绕组结构的永磁同步电机时，需要多个三相电压源逆变器，由于每个三相电压源逆变器构成一个功率模块，所以形成了模块化结构的电机驱动器。

在驱动这种电机时，理论上每个模块化电机驱动器的输出功率应该相同，从而保证电机供电均衡。但在实际工况中，由于绕组参数必然存在差异，且驱动器中的功率开关器件存在差异，会导致每个单元电机中的功率不均衡。若功率存在不均衡，则会导致流经每个驱动器的电流不同。电力电子器件的寿命很大程度上取决于其开关损耗的大小，而电流的不同直接影响其开关损耗，从而影响电力电子器件的结温(junction temperature)，进而影响器件的使用寿命。

发明内容

本发明为了延长多单元永磁同步电机的模块化驱动器使用寿命，提高电机控制系统的可靠性，提供了一种基于变PWM频率法的永磁同步电机模块化驱动器的主动热管理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于变PWM频率法的永磁同步电机模块化驱动器的主动热管理方法，包括如下步骤：

步骤一、永磁同步电机模块化驱动器的每个单元电机驱动器由一个三相电压源逆变器构成，在永磁同步电机的每个电压源逆变器的散热器上各放置一个温度传感器；

步骤二、检测永磁同步电机的每个三相电压源逆变器，得到每个三相电压源逆变器的温度采样值T_con1、T_con2......T_conn，n为正整数；

步骤三、根据步骤二得到的温度采样值，经过主动热管理算法，依据温度高的驱动器给定频率应该较低的原则，得到驱动每个三相电压源逆变器的给定PWM频率f*_s1、f*_s2......f*_sn，其中：主动热管理算法的原则为：计算温度平均值T_conav，假设逆变器温度值大小顺序为T_con1＞T_con2＞......＞T_conn，则逆变器的给定PWM频率应为f*_s1＜f*_s2＜......＜f*_sn；

步骤四、电机运行工况时刻在变化，所以给定的总功率p*_dc也随着工况的变化而变化，依据电机功率和给定PWM频率得到每个驱动器的参考电压矢量和PWM频率给定信号；

步骤五、经过空间矢量脉宽调制技术生成驱动三相电压源逆变器的PWM信号，从而实现多单元永磁同步电机的模块化驱动器的主动热管理。