[发明专利]一种电流源型电机驱动系统零电压开关及共模电压抑制方法

权利要求书

1.一种电流源型电机驱动系统零电压开关及共模电压抑制方法，其特征在于：所述的系统包括位于三相永磁同步电机(1.7)侧的电机定子绕组端口，由电流源型逆变器(1.5)馈电；电流源型逆变器(1.5)三相输出端接三个电容(1.6)滤波；电流源型逆变器(1.5)中单向导通器件由一个开关管串联一个二极管串联组成，上半桥臂依次编号为S_i1,S_i3和S_i5,下半桥臂依次编号为S_i4,S_i6和S_i2；电流源型逆变器(1.5)直流侧两端分别与两个直流母线电感(1.3)串联；零电压开关辅助电路(1.4)和电流源型逆变器(1.5)直流侧并联；电源侧斩波器(1.2)与电压源(1.1)并联，电源侧斩波器(1.2)由开关管S₁,S₂和二极管D₁,D₂组成，其中开关管S₁的漏源极分别与二极管D₁，D₂的阴极相连接，开关管S₂的漏源极分别与和二极管D₁，D₂的阳极相连接，开关管S₁的源极和开关管S₂的漏极与直流母线电感相连接，开关管S₁的漏极和开关管S₂的源极分别接电压源(1.1)的正负极；直流母线电感(1.3)和电源侧斩波器(1.2)串联；零电压开关辅助电路(1.4)包括两个的开关管S₃,S₄和两个二极管D₃,D₄以及一个缓冲电容C，其中开关管S₃的漏源极分别与二极管D₃，D₄的阳极相连接，开关管S₄的漏源极分别与二极管D₃，D₄的阴极相连接，开关管S₃的漏极和开关管S₄的源极分别接电流源逆变器(1.5)的正负直流段，缓冲电容C跨接在开关管S₃的源极和开关管S₄的漏极；电流源型逆变器(1.5)对应直流母线电感(1.3)的电流由斩波器控制，所述三相永磁同步电机(1.7)转速由电流源型逆变器(1.5)控制，所述的抑制方法包括以下步骤：

1)缓冲电容放电：开关周期开始时，电流源型逆变器(1.5)所对应的电流矢量为零矢量I₇，此时逆变器侧所有开关管均关断，辅助电路开关管S₃和S₄导通，由于上一个开关周期结束，缓冲电容电压为U₂远大于零，二极管D₃和D₄截止，缓冲电容C放电，电容电压逐渐降低；

2)辅助电路作为续流通路：缓冲电容C电压降为零，二极管D₃和D₄导通，母线电流从辅助电路(1.4)流过；

3)母线电流给缓冲电容充电：电流源型逆变器(1.5)的零矢量I₇作用结束，电流矢量I₂开始作用，辅助电路开关管S₃和S₄关断，缓冲电容电压小于电机端电压，母线电流通过二极管给缓冲电容C充电，电流源型逆变器(1.5)直流侧电压逐步抬高；

4)逆变器开关管导通：母线电流通过二极管给缓冲电容C充电，直到电容电压等于电机端电压，电流源型逆变器(1.5)的开关管S_i1和S_i2零电压开通；

5)母线电流给缓冲电容充电：电流源型逆变器(1.5)的零矢量I₂作用结束，开关管S_i1和S_i2关断，电流矢量I₁开始作用，缓冲电容电压小于电机端电压，母线电流通过二极管给缓冲电容C充电，电流源型逆变器(1.5)直流侧电压逐步抬高；

6)逆变器开关管导通：母线电流通过二极管给缓冲电容C充电，直到电容电压等于电机端电压，电流源型逆变器(1.5)的开关管S_i1和S_i6零电压开通；

7)斩波器二极管D₁,D₂导通：斩波器开关管S₁,S₂关断，二极管续流，逆变器以及辅助电路工作状态没有变化。

2.根据权利要求1所述的一种电流源型电机驱动系统零电压开关及共模电压抑制方法，其特征在于，所述电流源型逆变器的控制方法包括以下步骤：

a)滤波电容的电容电压U_abc和电角度θ_e经过坐标变换得到滤波电容的电容电压d轴分量U_d和q轴分量U_q；

b)滤波电容的电容电压d轴分量U_d和q轴分量U_q经过低通滤波器得到电容电压的稳态分量，电角度θ_e经过微分后得到电机的电角速度ω_e，计算得到滤波电容的稳态电流和

c)给定转速n^*和实际转速n之间的误差经过PI控制器得到q轴电流的给定采用零d轴电流的控制方案，d轴电流的给定为零；

d)电容电压的d轴分量U_d和q轴分量U_q经过高通滤波器得到电容电压的高频分量U_dh和U_qh，高频分量乘以一个虚拟电阻系数k_pv得到虚拟电阻电流的值，虚拟电阻用于消耗电机绕组电流的五七次谐波；

e)d轴和q轴电流的给定和补偿上电容的稳态电流和和虚拟电阻电流得到最终电流的给定，笛卡尔坐标系转换成极坐标系后得到直流电流的给定和电流源型逆变器的触发延迟角α；

f)直流电流的给定与实际电流值i_dc经过PI控制器得到斩波器(1.2)的占空比Ds，电流源型逆变器的调制度m_a固定，电流源型逆变器的触发延迟角α加上实际电机电角度θ_e得到SVM模块参考矢量的角度θ_ωi，利用调制度和角度θ_ωi生成电流源型逆变器的六路开关脉冲，利用斩波器的占空比Ds生成斩波器(1.2)的开关脉冲。