[发明专利]一种五桥臂电压源逆变器的占空比优化调制方法

摘要

本发明涉及驱动电机的功率变换器控制领域，涉及一种五桥臂电压源逆变器的占空比优化调制方法：(1)将两台电机的三相定子电流分别经abc/dq坐标变换为两相旋转坐标系下的dq轴电流分量；(2)转速环和电流环采用PI控制器；(3)利用直流母线电压、两相静止坐标系下的电压参考值，通过空间矢量脉宽调制，产生两电机所需驱动信号的占空比参考值；(4)在每个采样周期内进行占空比的优化和调制。本发明保证公共桥臂能够在调制周期内同时控制两台电机，解决两电机控制的解耦问题，同时有效减少两电机受零电压矢量控制的时间，提高直流母线电压的利用率，扩展系统的调速范围。

主权项

1.一种五桥臂电压源逆变器的占空比优化调制方法，五桥臂电压源逆变器与两个电机的连接方式为，第一电机的定子a1、b1相与逆变器的A、B桥臂相连，第二电机的定子a2、b2相与逆变器的E、D桥臂相连，逆变器的C桥臂作为公共桥臂，分别与两电机的定子C相相连，所述的方法为：(1)设第一电机的三相定子电流分别为i_a1、i_b1、i_c1，转速及转子位置角分别为ω₁、θ₁，第二电机的三相定子电流分别为i_a2、i_b2、i_c2，转速及转子位置角分别为ω₂、θ₂，五桥臂直流母线电压为U_dc，将两台电机的三相定子电流分别经abc/dq坐标变换为两相旋转坐标系下的dq轴电流分量；(2)设d轴的参考电流转速环采用PI控制器，输出第一电机q轴电流给定值i_{q1_ref}和第二电机q轴电流给定值i_{q2_ref}；电流环采用PI控制器，输出第一电机的d轴和q轴电压参考值u_{d1_ref}、u_{q1_ref}以及第二电机的d轴和q轴电压参考值u_{d2_ref}、u_{q2_ref}，经dq/αβ坐标变换为两相静止坐标系下的第一电机的电压参考值u_{α1_ref}、u_{β1_ref}和第二电机的电压参考值u_{α2_ref}、u_{β2_ref}；(3)利用直流母线电压、两相静止坐标系下的电压参考值，通过空间矢量脉宽调制，产生第一电机所需驱动信号的占空比参考值δ_a1，δ_b1，δ_c1和第一电机所需驱动信号的占空比参考值δ_a2，δ_b2，δ_c2；(4)设δ_A、δ_B、δ_C、δ_D、δ_E为五桥臂逆变器驱动信号优化后的占空比，和分别为作用于第一电机和第二电机的零矢量(1,1,1)的占空比，在每个采样周期内进行占空比的优化和调制，步骤如下：(a)计算两电机c相各自的占空比δ_c1、δ_c2及两电机占空比之差m=δ_c1-δ_c2，若m=0，则令δ_A=δ_a1，δ_B=δ_b1，δ_C=δ_c1，δ_D=δ_b2，δ_E=δ_a2，转入第(f)步；若m>0，则转入第(b)步；若m<0，则转入第(d)步；(b)计算两电机总占空比可调节的最大额度Δ，若则令=δb1-(m-δ(1,1,1)2),δC=δc1-(m-δ(1,1,1)2),δD=δb2+δ(1,1,1)2,δE=δa2+δ(1,1,1)2,]]>转入第(f)步；若则令δ_A=δ_a1，δ_B=δ_b1，δ_C=δ_c1，δ_D=δ_b2+m，δ_E=δ_a2+m，转入第(f)步；若m>Δ，则转入第(c)步；(c)计算三相占空比在可调范围内的最大值δ_max和两电机c相占空比之差的最小值m₁，若满足δ_max+m₁≤1，则令δA=δa1-δ(1,1,1)1,δB=δb1-δ(1,1,1)1,δC=δc1-δ(1,1,1)1,δD=δb2+δ(1,1,1)2+m1,δE=δa2+δ(1,1,1)2+m1,]]>转入第(f)步；若δ_max+m₁>1，则令δ_A=δ_a1，δ_B=δ_b1，δ_C=δ_c1，δ_D=δ_c1，δ_E=δ_c1，转入第(f)步；(d)计算两电机总占空比可调节最大额度Δ=δ(1,1,1)1+δ(1,1,1)2,]]>若则令δA=δa1+(-m-δ(1,1,1)2),δB]]>=δb1+(-m-δ(1,1,1)2),δC=δc1+(-m-δ(1,1,1)2),δD=δb2-δ(1,1,1)2,δE=δa2-δ(1,1,1)2,]]>转入第(f)步；若-m≤δ(1,1,1)2,]]>则令δ_A=δ_a1，δ_B=δ_b1，δ_C=δ_c1，δ_D=δ_b2+m，δ_E=δ_a2+m，转入第(f)步；若-m>Δ，则转入第(e)步；(e)计算三相占空比在可调范围内的最小值δ_min和两电机c相占空比之差的最小值m₂，若满足δ_min-m₂≥0，则令δA=δa1+δ(1,1,1)1,δB=δb1+δ(1,1,1)1,δC=δc1+δ(1,1,1)1,δD=δb2-δ(1,1,1)2-m2,δE=δa2-δ(1,1,1)2-m2,]]>转入第(f)步；若δ_min+m₂<0，则令δ_A=δ_a1，δ_B=δ_b1，δ_C=δ_c1，δ_D=δ_c1，δ_E=δ_c1，转入第(f)步；(f)将优化所得的占空比值δ_A、δ_B、δ_C、δ_D、δ_E与三角载波信号进行比较后产生五桥臂逆变器所需的PWM波；上述步骤中，m1=(δc1-δ(1,1,1)1)-(δc2+δ(1,1,1)2);m2=(δc2-δ(1,1,1)2)-(δc1+δ(1,1,1)1);]]>δmax=max{δa2+δ(1,1,1)2,δb2+δ(1,1,1)2,δc2+δ(1,1,1)2};δmin=min{δa2-δ(1,1,1)2,δb2-δ(1,1,1)2,δc2-δ(1,1,1)2}.]]>