[发明专利]一种基于定子磁链的最小电流谐波脉宽调制系统

说明书

一种基于定子磁链的最小电流谐波脉宽调制系统，包括逆变模块、控制单元，其中控制单元的处理器模块包括信号滤波模块、调制度计算模块、频率及角度计算模块、模式选择与切换模块、开关角计算模块、选择和更新模块以及脉冲生成模块，通过模式选择与切换模块、开关角计算模块与选择和更新模块的连接可以降低逆变模块内IGBT的开关损耗，降低开关管的电流应力，从而有助于提高电机控制性能；通过选择和更新模块与脉冲生产模块的连接，以使电机电流谐波分量总体最小，减小电流谐波和转矩脉动。

技术领域

本发明涉及一种脉宽调制控制技术，尤其是涉及一种最小电流谐波脉宽调制控制系统。

背景技术

地铁在城市轨道交通中至关重要，地铁车辆牵引系统是地铁车辆关键核心部件。地铁车辆牵引系统，功率较大、开关频率低、速度运行范围较宽，使系统内IGBT开关损耗大、电流谐波含量高、转矩脉动大、运行平稳性差。为使地铁车辆牵引系统开关损耗低、电流谐波含量低、转矩脉动小、并在整个速度范围内平稳运行，牵引系统通常采用多模式脉宽调制控制技术（图2所示），用于降低开关损耗、降低电流谐波含量、减小转矩脉动、提高控制性能。

多模式脉宽调制控制技术通常采用低频时异步调制、中频时普通规则采样同步调制和特殊同步调制、高频时单脉冲方波调制，本申请重点是多模式脉宽调制控制技术中的特殊同步调制技术，其他异步调制、规则采样调制等不再叙述。

现有特殊同步调制技术如过调制、中间60度同步调制，可以有效减小电压谐波，但对电流谐波的减小效果不大，进而对开关损耗和转矩脉动的优化效果有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于定子磁链的最小电流谐波脉宽调制系统，该系统可以有效降低开关损耗，改善低载波比下的电流谐波，降低转矩脉动，从而有助于提高电机控制性能。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于定子磁链的最小电流谐波脉宽调制系统，包括逆变模块、控制单元，其中控制单元包括电源模块、信号处理模块和处理器模块,电源模块与信号处理模块和处理器模块分别连接，为信号处理模块和处理器模块提供电源，信号处理模块与处理器模块连接，为处理器模块提供外部信号，处理器模块最终在接收到外部信号情况下实现脉宽调制控制，其特征在于：

所述处理器模块，用于实现最小电流谐波脉宽调制，其中包括：

信号滤波模块，用于对外部的转速、电压及电流信号进行滤波，然后传给调制度计算模块和频率及角度计算模块；

调制度计算模块，用于计算调制度，并将计算的调制度输出给模式选择与切换模块和开关角计算模块；

频率及角度计算模块，用于计算频率及角度，并将计算出的频率及角度输出给模式选择与切换模块、选择和更新模块；

模式选择与切换模块，接收调制度和频率作为判断条件，输出调制模式给开关角计算模块、选择和更新模块；

开关角计算模块，用于计算最小电流谐波脉宽调制的开关角，并将开关角输出给选择和更新模块；以定子磁链为参考系，以基波幅值为约束条件,利用计算机软件对加权谐波总崎变率进行寻优以求解开关角。

选择和更新模块，接收频率及角度计算模块输出的频率计算周期值输送给脉冲生成模块，接收频率及角度计算模块输出的角度用于扇区值的判断，并且接收模式选择与切换模块输出的调制模式，计算当前调制模式内的占空比也输送给脉冲生成模块；

脉冲生成模块，依据周期值和占空比用于产生IGBT脉冲信号，驱动逆变模块的IGBT。