[发明专利]一种基于分段谐波注入的多相电机过调制方法

说明书

本发明公开了一种基于分段谐波注入的多相电机过调制方法，属于电动汽车用多相电机高性能驱动技术领域。根据调制比的不同，对于包含n个谐波平面的多相电机，整个过调制区域被划分成为n个子空间，根据满足高次谐波平面分布电压矢量为零的约束极限条件确定边界。在调制比较小的子空间内，只注入低次谐波；随着调制比的增大，依次激活高次谐波平面，在第n个子空间内调制比接近极限值，在各个谐波平面均注入谐波。注入的谐波电压根据各相电压幅值大小进排序，并计及零序电压，从而计算最终注入谐波；将排序后的电压进行复位，得到各相电压调制信号。本发明通过对注入谐波进行调控，从而降低电流THD，减少定子绕组损耗，实施简单。

技术领域

本发明涉及电动汽车用多相电机高性能驱动技术领域，具体涉及一种基于分段谐波注入的多相电机过调制方法。

背景技术

多相电机的相数增多，控制自由度上升，在一些场合中多相电机成为三相电机的有前景的替代。多相电机与传统三相电机相比，除了二者共有的基波平面外，由于多了若干谐波平面，因此诞生了许多具有多相电机特色的用处，例如利用谐波平面的电流与基波平面电流的关系进行故障诊断，故障后在谐波平面注入电流来满足电机持续平稳运行，以及在谐波平面注入电压来进行过调制运行。

在新能源汽车场合，由于电池电压一定，电机的运行需要考虑其限制，而如何提高母线电压利用率成为需要考虑的因素。过调制技术可以提高母线电压利用率，成为工业应用的一个选择。多相电机的谐波平面不参与转矩生成，因此可以在其中注入谐波电压，来提高基波电压的等效幅值，借此提高母线电压利用率。注入谐波电压带来转矩脉动可忽略不计，但由此引入的谐波电流会造成额外铜损。如何得到一种兼具简便性和可降低铜损的过调制算法是过调制技术的一个待解决的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于分段谐波注入的多相电机过调制方法，通过合理利用多谐波平面存在的自由度，分段计算注入谐波电压的幅值，能有效降低铜损，并兼顾简单实施，适用范围广。

为了实现上述目的，本发明提出的一种基于分段谐波注入的多相电机过调制方法，包括：

对于包含n个谐波平面的多相电机，将过调制区域划分成为n个子空间，确定各个过调制区域边界；

根据电压幅值求得当前参考相电压调制比，根据调制比确定过调制区域以及应注入的谐波电压和零序电压。

进一步地，所述的各个过调制区域边界是根据满足高次谐波平面分布电压矢量为零的约束极限条件确定的。

进一步地，所述的应注入的谐波电压满足下述条件：

a.不影响基波平面电压矢量；

b.高次谐波平面映射电压矢量为零。

进一步地，计算过调制区域应注入的谐波电压时，采用排序调制与复原方法，将参考相电压按照幅值大小升序排列，依次命名为(v₁,…,v_i,…,v_2n+1)，n是多相电机包含的谐波平面数，v_i表示排序第i位的相电压；基于排序后的相电压计算各个排序对应的相所需注入的谐波电压v_ji，即排序第i位的相所需注入的谐波电压；复原后得到各个参考相所需注入的谐波电压。

进一步地，所述的零序电压计算公式为：

v₀＝-0.5(v₁+v_j1+v_2n+1+v_j(2n+1))

其中，v₀表示零序电压，v₁、v_2n+1分别是排序最低和最高的两个相电压，v_j1、v_j(2n+1)分别是排序最低和最高的两个所需注入的谐波电压。