專利名稱：基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縮vpwm方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多相容錯(cuò)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)低壓大功率，具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)低、容錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，正受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。折衷考慮成本、復(fù)雜程度以及性能，五相電機(jī)是最優(yōu)的選擇之一。電機(jī)控制中，忽略定子電阻，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的關(guān)系為
U == 。以五相電機(jī)為例，當(dāng)電動(dòng)機(jī)由五相對(duì)稱正弦電壓供電時(shí)，合成的定子磁鏈幅值恒 Jj
定，且以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。隨著電機(jī)相數(shù)的增多，電機(jī)相與相之間參數(shù)不對(duì)稱的可能性增大。電機(jī)參數(shù)不對(duì)稱時(shí)，傳統(tǒng)的五相五線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的SVPWM方法輸出的相電壓中存在零序分量。由于該方法不能對(duì)零序分量獨(dú)立控制，故無(wú)法輸出對(duì)稱的五相相電壓。另外，傳統(tǒng)的SVPWM方法利用相鄰的幅值最大的兩個(gè)作用矢量合成參考電壓空間矢量，五相逆變器輸出的相電壓中存在三次、七次等低次諧波，導(dǎo)致控制性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)的五相五線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的SVPWM方法輸出的相電壓中存在零序分量，五相逆變器輸出的相電壓中存在三次、七次等低次諧波，導(dǎo)致控制性能變差的問(wèn)題，提供了一種基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法。本發(fā)明所述基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，所述五相六線拓?fù)渲杏?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成六個(gè)橋臂，其中A相、B相、C相、D相和E相橋臂的中點(diǎn)分別接電機(jī)的輸入端，F(xiàn)相橋臂的中點(diǎn)直接接至電機(jī)負(fù)載的中性點(diǎn)n，該方法包括以下步驟步驟一、進(jìn)行SVPWM調(diào)制的五相六線拓?fù)渲械?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管共有64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，計(jì)算所述64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量，獲取64個(gè)電壓空間矢量；步驟二、判斷參考電壓空間矢量的位置，根據(jù)參考電壓空間矢量的位置來(lái)選擇五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量作為作用矢量，所述五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量取自64個(gè)電壓空間矢量；步驟三、計(jì)算所述作用矢量的作用時(shí)間；步驟四、根據(jù)作用矢量及作用時(shí)間，采用對(duì)稱調(diào)制模式輸出橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)SVPWM調(diào)制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出五相六線拓?fù)湎碌南噜徫迨噶縎VPWM方法。五相六線拓?fù)淠孀兤髦?，增加的一相橋臂輸出接至?fù)載的中性點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出相電壓中的零序分量獨(dú)立控制的目的，解決了傳統(tǒng)SVPWM方法在負(fù)載不平衡條件下失效的問(wèn)題。另夕卜，將傳統(tǒng)的相鄰二矢量法直接擴(kuò)展到五相六線逆變器的SVPWM算法中，每一開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量在合成基波空間α 1β Iz內(nèi)的參考電壓空間矢量的同時(shí)，會(huì)在與之正交的三次諧波平面α3β 3上產(chǎn)生伴生矢量。這正是相鄰二矢量法相電壓中存在三次、七次等諧波成分的原因。本發(fā)明充分利用五相六線逆變器的控制自由度，每一 PWM周期選取α 1β Iz空間內(nèi)相鄰五個(gè)非零電壓空間矢量作為作用矢量，同時(shí)，利用原來(lái)在α 1β Iz空間內(nèi)相鄰的五個(gè)非零作用矢量在α 3β 3平面上的位置關(guān)系發(fā)生變化這一特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)合成α 1β Iz空間內(nèi)的參考電壓空間矢量同時(shí)，作用矢量在α3β 3平面的投影的矢量和為零，從而達(dá)到消除相電壓中的三次、七次等諧波成分的目的，提高系統(tǒng)的控制性能。


圖1是本發(fā)明所述基于五相六線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是64個(gè)電壓空間矢量在α I β I平面上的投影示意圖；圖3是逆變器64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的α3β3平面上的電壓空間矢量圖；圖4至圖7是具體實(shí)施例中第I個(gè)三棱柱內(nèi)可選擇的四種作用矢量組合示意圖；圖8是具體實(shí)施例中所選擇的作用矢量在α 3 β 3平面上的分布圖；圖9是一個(gè)PWM周期內(nèi)對(duì)稱調(diào)制模式下橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)波形圖；圖10是基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1和圖10說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，所述五相六線拓?fù)渲杏?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成六個(gè)橋臂，其中Α相、B相、C相、D相和E相橋臂的中點(diǎn)分別接電機(jī)的輸入端，F(xiàn)相橋臂的中點(diǎn)直接接至電機(jī)負(fù)載的中性點(diǎn)η，該方法包括以下步驟步驟一、進(jìn)行SVPWM調(diào)制的五相六線拓?fù)渲械?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管共有64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，計(jì)算所述64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量，獲取64個(gè)電壓空間矢量；步驟二、判斷參考電壓空間矢量的位置，根據(jù)參考電壓空間矢量的位置來(lái)選擇五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量作為作用矢量，所述五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量取自64個(gè)電壓空間矢量；步驟三、計(jì)算所述作用矢量的作用時(shí)間；步驟四、根據(jù)作用矢量及作用時(shí)間，采用對(duì)稱調(diào)制模式輸出橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)SVPWM調(diào)制。五相六線拓?fù)淠孀兤髦校黾拥囊幌鄻虮圯敵鼋又霖?fù)載的中性點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出相電壓中的零序分量獨(dú)立控制的目的，解決了傳統(tǒng)SVPWM方法在負(fù)載不平衡條件下失效的問(wèn)題。另外，該方法采用五個(gè)非零矢量和兩個(gè)零矢量作為作用矢量，能在合成參考電壓空間矢量的同時(shí)，消除了逆變器輸出相電壓中的三次、七次等諧波成分，從而提高電機(jī)的控制效果。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖1至圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說(shuō)明，步驟一中獲取64個(gè)電壓空間矢量Vk，k = 0,1,2, ...,63的過(guò)程為所述五相六線拓?fù)渲杏?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成六個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)函數(shù)為Si, i = A, B, C, D, E, F,第i個(gè)橋臂的上橋臂導(dǎo)通,記Si = I,第i個(gè)橋臂的下橋臂導(dǎo)通,記Si = O ；開(kāi)關(guān)函數(shù)按[SF，SA,Sb, Sc, Sd, Se]的順序排列，用[SF，SA，Sb, Sc, Sd, SE]構(gòu)成的二進(jìn)制碼SfSaSbScSdSe對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值k表示開(kāi)關(guān)狀態(tài)，k = 0，1，2，. . .，63，根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，所述五相六線拓?fù)渲杏?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成六個(gè)橋臂，其中A相、B相、C相、D相和E相橋臂的中點(diǎn)分別接電機(jī)的輸入端，F(xiàn)相橋臂的中點(diǎn)直接接至電機(jī)負(fù)載的中性點(diǎn)n， 其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、進(jìn)行SVPWM調(diào)制的五相六線拓?fù)渲械?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管共有64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，計(jì)算所述64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量，獲取64個(gè)電壓空間矢量； 步驟二、判斷參考電壓空間矢量的位置，根據(jù)參考電壓空間矢量的位置來(lái)選擇五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量作為作用矢量，所述五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量取自64個(gè)電壓空間矢量； 步驟三、計(jì)算所述作用矢量的作用時(shí)間； 步驟四、根據(jù)作用矢量及作用時(shí)間，采用對(duì)稱調(diào)制模式輸出橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)SVPWM調(diào)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，其特征在于，步驟一中獲取64個(gè)電壓空間矢量Vk，k = 0,1,2, ... ,63的過(guò)程為 所述五相六線拓?fù)渲杏?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成六個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)函數(shù)為Si, i=A, B, C, D, E, F,第i個(gè)橋臂的上橋臂導(dǎo)通,記Si = I,第i個(gè)橋臂的下橋臂導(dǎo)通,記Si =O； 開(kāi)關(guān)函數(shù)按[SF, Sa, Sb，Sc, Sd, Se]的順序排列，用[SF，Sa，Sb, Sc, Sd, SE]構(gòu)成的二進(jìn)制碼SfSaSbScSdSe對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值k表示開(kāi)關(guān)狀態(tài)，k = 0，1，2，. . .，63， 根據(jù)公式
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，其特征在于，步驟二中參考電壓空間矢量的位置判斷及作用矢量的選擇過(guò)程為 記參考電壓空間矢量
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，其特征在于，步驟25中作用時(shí)間yt、y2> y3> y4> y5> t0和t63的獲取過(guò)程為 步驟a、當(dāng)VMfl位于三棱柱中的多面體I或多面體4時(shí)，根據(jù)方式程組
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，其特征在于，所述步驟四中根據(jù)作用矢量及作用時(shí)間，采用對(duì)稱調(diào)制模式輸出橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)的規(guī)則把一個(gè)作用矢量的作用時(shí)間一分為二，開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)稱排布，同時(shí)以一個(gè)PWM周期內(nèi)開(kāi)關(guān)次數(shù)最少為目標(biāo)，調(diào)整作用矢量的發(fā)送順序，得到每一相橋臂的開(kāi)關(guān)波形， 根據(jù)作用矢量及作用時(shí)間，并采用對(duì)稱調(diào)制模式輸出橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)SVPWM調(diào)制，具體參見(jiàn)下表所示
全文摘要
基于五相六線拓?fù)涞南噜徫迨噶縎VPWM方法，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)的五相五線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的SVPWM方法控制性能變差的問(wèn)題。本發(fā)明方法包括以下步驟步驟一、進(jìn)行SVPWM調(diào)制的五相六線拓?fù)渲械?2個(gè)功率開(kāi)關(guān)管共有64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，計(jì)算所述64種開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓空間矢量，獲取64個(gè)電壓空間矢量；步驟二、判斷參考電壓空間矢量的位置，根據(jù)參考電壓空間矢量的位置來(lái)選擇五個(gè)相鄰非零電壓空間矢量及兩個(gè)零矢量作為作用矢量，步驟三、計(jì)算所述作用矢量的作用時(shí)間；步驟四、根據(jù)作用矢量及作用時(shí)間，采用對(duì)稱調(diào)制模式輸出橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)SVPWM調(diào)制。
文檔編號(hào)H02M7/48GK103051273SQ20131001090
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者鄭萍, 王鵬飛, 隋義, 吳帆, 于斌 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)