[发明专利]兼备低开关损耗和共模干扰的六相电机SVPWM控制方法

说明书

兼备低开关损耗和共模干扰的六相电机SVPWM控制方法，包括以下步骤：步骤1：利用空间矢量解耦对六相电机进行坐标变换，将六相电机的电压矢量分别映射到3个彼此正交的子空间；步骤2：将参与机电能量转换的α‑β基波子空间分成12个大扇区，在每一个扇区内选择五个有效电压矢量；步骤3：根据伏秒平衡原理计算步骤2中每一个扇区内五个有效电压矢量的前四个电压矢量的作用时间；步骤4：将步骤3中零电压矢量的作用时间平均分配给第二个电压矢量和第五个电压矢量，然后得到新的五个矢量作用时间。本发明能使结点处共模电压得到大幅度的降低，并且保证了较低的逆变器开关频率，从而具有较低的开关损耗，较高的母线电压利用率以及谐波、转矩性能。

技术领域

本发明涉及多相电机控制技术领域，具体是一种降低双Y移30度六相电机开关损耗和共模干扰的SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，即空间矢量脉宽调制)调制方法。

背景技术

近些年来，随着一些领域对于调速系统的要求越来越高，传统三相交流传动系统逐渐显现出其固有的局限性，而伴随着电力电子技术的不断发展，高性能多相电机变频调速系统的实现成为可能，应用的范围迅速扩大，特别是需要高可靠性、大功率、低噪声等领域，如宇航、船舶潜艇的动力系统、核电站水冷系统和电动汽车等领域。多相电机通过提高相数，在每一相仍输出相同功率的同时成倍地提升了系统的总功率；每相绕组之间的相位差更小，从而具有更接近正弦的磁势分布，因此多相电机的电磁转矩脉动较小；无论是多相电机还是多相驱动控制系统，随着相数增加，系统的冗余度也更大，从而为系统的高可靠性设计提供了可能。

定子绕组星形结点相隔离的双Y移30°六相电机常用的控制方法为四矢量SVPWM控制方法，此方法会使逆变器的开关频率过高，增加开关损耗，影响逆变器的寿命。另外，电机与对应的逆变器所组成的系统会产生共模电压，该共模电压可用定子绕组星形结点与变流器直流母线中点之间的电压来衡量，就是各相电压幅值的平均值。共模电压会给系统带来漏电流、绕组绝缘劣化、轴电压、电磁干扰等不利影响，因此需要对其进行抑制。目前抑制共模电压的方法大都以三相电机为主，对多相电机的研究则较少。现有方案对六相电机的共模电压进行了良好的抑制，但是z1-z2谐波分量子空间的电压矢量和难以保持为零，谐波电流较大，对开关损耗的考虑不足；而还有一些控制方法较为复杂，而且仅考虑了开关损耗问题，而没有抑制共模电压的问题。现有的抑制共模电压的调制方法很难实现逆变器开关频率、谐波性能、直流电压利用率的平衡。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种兼备低开关损耗和低共模干扰的六相电机SVPWM控制方法，其目的是解决以往所存在的问题，通过不使用零矢量调制，减少了电压矢量切换次数，降低了逆变器的开关频率；另外使结点处的共模电压有效减小，并且电机的电流响应、磁链轨迹、电磁转矩和转速性能不变。

技术方案：兼备低开关损耗和共模干扰的六相电机SVPWM控制方法，包括以下步骤：

步骤1：利用空间矢量解耦对六相电机进行坐标变换，将六相电机的电压矢量分别映射到3个彼此正交的子空间，即参与机电能量转换的α-β基波子空间、不参与机电能量转换的z₁-z₂谐波分量子空间和o₁-o₂零序分量子空间；

步骤2：将参与机电能量转换的α-β基波子空间分成12个大扇区，在每一个扇区内选择五个有效电压矢量；

步骤3：根据伏秒平衡原理计算步骤2中每一个扇区内五个有效电压矢量的前四个电压矢量的作用时间，如果没有过调制，计算出零电压矢量的作用时间；

步骤4：将步骤3中零电压矢量的作用时间平均分配给第二个电压矢量和第五个电压矢量，然后得到新的五个矢量作用时间。

步骤2中在每一个扇区内选择五个有效电压矢量的具体选择方法如下：