本發(fā)明涉及高速電動(dòng)機(jī)控制的電力電子變換技術(shù)，特別是針對(duì)大功率高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的電力電子變換裝置和調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)機(jī)的綠色節(jié)能需求，高速電動(dòng)機(jī)因其高轉(zhuǎn)速，高功率密度，小體積而成為電機(jī)方向的研究熱點(diǎn)之一。高速電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，其相應(yīng)的三相橋式逆變器開關(guān)管的工作頻率高，續(xù)流二極管反向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，而導(dǎo)致逆變器損耗大，效率低。

為提高系統(tǒng)效率，直流電源先經(jīng)過高頻Buck變換器調(diào)制后送至三相橋式逆變器再與電動(dòng)機(jī)繞組連接。但是對(duì)于高速大功率電動(dòng)機(jī)，Buck變換器由于開關(guān)頻率高，開關(guān)損耗大，導(dǎo)致電路效率和功率開關(guān)管使用壽命降低。且由于功率開關(guān)管的耐電壓和過電流容量的限制，Buck變換器的功率等級(jí)難以滿足大功率高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的需求。

為解決Buck變換器功率等級(jí)的問題，有學(xué)者提出將交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)應(yīng)用于Buck變換器的設(shè)計(jì)中。以專利200910234344.8為代表的多輸入Buck直流變換器代替單輸入Buck直流變換器。但該系統(tǒng)作為將多種新能源結(jié)合起來構(gòu)成新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)，未針對(duì)高速電動(dòng)機(jī)這一類感性負(fù)載進(jìn)行斬波電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不能滿足高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電能調(diào)制需求。專利201210124755.3提出了一種用于高速大功率電動(dòng)機(jī)控制電路用的無損緩沖電路，有利于降低開關(guān)管損耗。但該電路作為一個(gè)電力電子變換裝置，未提出具有小電樞電感特點(diǎn)的大功率高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的調(diào)制方法。

由于高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用電力電子變換具有電流大、頻率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)。文獻(xiàn)通常從磁性元件設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、移相控制等方面進(jìn)行開關(guān)電源設(shè)計(jì)，不能滿足具有小電樞電感特點(diǎn)的高速電動(dòng)機(jī)這類感性負(fù)載需求，且未提供高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的調(diào)制方法。

因此，現(xiàn)有的交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器不能滿足大功率高速電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)高效率電力電子變換的需求，不能解決高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的調(diào)制問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：解決現(xiàn)有的高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電力電子變換的需求。提出一種針對(duì)高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的硬件裝置和調(diào)制方法，該方法可以降低高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)損耗，提高運(yùn)行效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種高速電動(dòng)機(jī)控制用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器。包括三個(gè)功率開關(guān)管(1)、三個(gè)續(xù)流二極管(2)、一個(gè)三路耦合電感(3)、母線電壓傳感器(4)、母線電流傳感器(5)、數(shù)字控制器(6)、線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路(7)、三相橋式逆變器與高速電動(dòng)機(jī)(8)。直流電經(jīng)功率開關(guān)管(1)和續(xù)流二極管(2)斬波后由三路耦合電感(3)濾波，經(jīng)濾波后的直流電壓由母線電壓傳感器(4)檢測(cè)，并與母線電流傳感器(5)串聯(lián)后輸入到三相橋式逆變器與高速電動(dòng)機(jī)(8)。母線電壓傳感器(4)輸出電壓模擬信號(hào)和母線電流傳感器(5)輸出電流模擬信號(hào)共兩路模擬信號(hào)送入數(shù)字控制器(6)的AD轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字控制器(6)采用主DSP和從DSP結(jié)構(gòu)；數(shù)字控制器(6)從DSP的CAP接口捕獲線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路(7)輸出的三路過零點(diǎn)信號(hào)。數(shù)字控制器(6)主DSP的PWM接口向三個(gè)功率開關(guān)管(1)輸出三路相同占空比、相同頻率的移相PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)功率開關(guān)管(1)依次分別導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三相橋式逆變器與高速電動(dòng)機(jī)(8)直流母線電壓和電流調(diào)制。

所述的數(shù)字控制器(6)依據(jù)母線電壓傳感器(4)、母線電流傳感器(5)和線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路(7)的反饋信號(hào)，采用電壓電流閉環(huán)控制和速度閉環(huán)控制進(jìn)行交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器輸出電流和電壓跟蹤控制。

所述的三路耦合電感采用高頻鐵基非晶磁芯結(jié)構(gòu)，磁芯呈120°星形排布。三個(gè)等電感量線圈L₁、L₂和L₃分別繞在三個(gè)磁芯上呈星形排布，公共點(diǎn)抽頭為L(zhǎng)_M。該三路耦合電感共有四個(gè)抽頭L₁、L₂、L₃和L_M，該四個(gè)抽頭在同一平面內(nèi)，其中，L₁、L₂和L₃三個(gè)抽頭依次相差120°呈星形，且該星形結(jié)構(gòu)的公共點(diǎn)抽頭為L(zhǎng)_M。安裝時(shí)需固定可靠且保證良好通風(fēng)散熱，接線時(shí)注意其三個(gè)線圈抽頭L₁、L₂和L₃可以任意接線，但其公共點(diǎn)抽頭L_M為輸出端，只可作為交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的輸出端。

采用所述的交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器，實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的調(diào)制方法，包括以下步驟：

步驟一，數(shù)字控制器(6)初始化，即完成程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的分配。

步驟二，控制模式選擇。數(shù)字控制器(6)從DSP芯片的CAP接口捕獲反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路(7)輸出的三路過零點(diǎn)信號(hào)，根據(jù)過零點(diǎn)信號(hào)頻率計(jì)算出電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)頻。假設(shè)數(shù)字控制器(6)所計(jì)算得到的電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)頻為f，所設(shè)定的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)頻為f_n，數(shù)字控制器(6)判斷f和f_n之間的倍數(shù)關(guān)系進(jìn)行控制模式選擇。如果f≥0.1*f_n，則交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器采用恒壓輸出模式，否則，采用恒流輸出模式。在交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器恒流輸出模式中，數(shù)字控制器(6)執(zhí)行電流閉環(huán)控制模塊，控制逆變器母線電流。

步驟三，恒流輸出模式和恒壓輸出模式選擇。在交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器恒流輸出模式中，數(shù)字控制器(6)執(zhí)行電流閉環(huán)控制模塊。數(shù)字控制器(6)主DSP芯片實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器母線電流，并判斷母線電流檢測(cè)值是否等于母線電流設(shè)定值。如果檢測(cè)值不等于設(shè)定值，則同時(shí)調(diào)節(jié)功率開關(guān)管(1)的占空比，根據(jù)所接收到的三路相同占空比、相同頻率的移相PWM信號(hào)，進(jìn)行逆變器母線電流控制。如果檢測(cè)母線電流值等于設(shè)定值，則數(shù)字控制器(6)進(jìn)入步驟四，執(zhí)行速度閉環(huán)控制模塊。在交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器恒壓輸出模式中，數(shù)字控制器(6)執(zhí)行電壓閉環(huán)控制模塊，控制逆變器母線電壓。在電壓閉環(huán)控制模塊中，數(shù)字控制器(6)主DSP芯片實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器母線電壓，并判斷母線電壓檢測(cè)值是否等于母線電壓設(shè)定值。如果檢測(cè)值不等于設(shè)定值，則調(diào)節(jié)功率開關(guān)管(1)的占空比，進(jìn)行逆變器母線電壓控制。如果檢測(cè)母線電壓值等于設(shè)定值，則數(shù)字控制器(6)進(jìn)入步驟四，執(zhí)行速度閉環(huán)控制模塊。

步驟四，速度閉環(huán)控制模塊。在速度閉環(huán)控制模塊中，數(shù)字控制器(6)的從DSP芯片CAP接口捕獲三路線反電動(dòng)過零點(diǎn)信號(hào)，并根據(jù)過零點(diǎn)信號(hào)頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)頻f。

步驟五，調(diào)節(jié)完成或者重新選擇控制模式。假設(shè)電動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)頻為f_ref，從DSP芯片對(duì)比f與f_ref之間的倍數(shù)關(guān)系判斷交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器調(diào)節(jié)是否成功。如果f≤0.1％*f_ref，則表明交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器調(diào)節(jié)成功。否則，數(shù)字控制器(6)返回到步驟二，根據(jù)f與0.1*f_n之間的數(shù)值大小關(guān)系重新進(jìn)行交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器控制模式選擇，再次進(jìn)行電流閉環(huán)控制或者電壓閉環(huán)控制。

本發(fā)明的原理是：本發(fā)明介紹了一種高速電動(dòng)機(jī)控制用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器。本發(fā)明利用功率開關(guān)管、續(xù)流二極管和三路耦合電感實(shí)現(xiàn)電力電子變換裝置；三路功率開關(guān)管的通斷采用三路高頻PWM移相信號(hào)進(jìn)行控制。續(xù)流二極管采用三路快恢復(fù)二極管組成。數(shù)字控制器接收母線電壓反饋信號(hào)、母線電流反饋信號(hào)和三路線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算后，輸出三路高頻PWM移相控制信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)制交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器進(jìn)行母線電流和母線電壓跟蹤控制；從而實(shí)現(xiàn)了高速電動(dòng)機(jī)用高效率電力電子變換。

首先，數(shù)字控制器輸出三路高頻PWM移相控制信號(hào)控制三路交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器直流電壓進(jìn)行高頻電能調(diào)制輸出三相橋式逆變器直流母線電壓U和直流母線電流I。數(shù)字控制器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)三路交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比進(jìn)行三相橋式逆變器直流母線電壓和電流雙閉環(huán)控制。三相橋式逆變器直流母線電壓U和直流母線電流I分別經(jīng)母線電壓傳感器和母線電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)并送入數(shù)字控制器的A/D轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)作為電壓和電流閉環(huán)控制的反饋信號(hào)。

然后，數(shù)字控制器的CAP接口實(shí)時(shí)捕獲線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路輸出的三路線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)，并實(shí)時(shí)計(jì)算高速電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速，作為高速電動(dòng)機(jī)用三路交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制調(diào)節(jié)反饋信號(hào)。

在高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，為提高系統(tǒng)的電能調(diào)制效率，采用三路交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器。數(shù)字控制器輸出三路高頻移相調(diào)制信號(hào)，并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)制占空比，完成三相橋式逆變器直流母線電壓和直流母線電流調(diào)制，降低了電力電子變換損耗，提高了高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工作效率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)本發(fā)明采用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器進(jìn)行高速電動(dòng)機(jī)用電力電子變換，區(qū)別于傳統(tǒng)高速電動(dòng)機(jī)用的單路Buck變換器，采用三路Buck變換器交錯(cuò)并聯(lián)，使用了較低的功率開關(guān)管開關(guān)頻率，并使每個(gè)功率開關(guān)管通過的電流幅值減小，因此降低了電力電子變換部分損耗，且保證了大功率高速電動(dòng)機(jī)的電能調(diào)制需求。(2)本發(fā)明采用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器將一種電源通過三路Buck變換器交錯(cuò)導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需直流母線電壓和直流母線電流的分別控制。該發(fā)明中采用高頻鐵基非晶三路耦合電感，且在控制過程中，需要根據(jù)高速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的輸出電壓和電流實(shí)時(shí)控制。區(qū)別于新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)的多種不同電源同時(shí)輸入多個(gè)Buck變換器單元調(diào)制后同時(shí)或者單獨(dú)向負(fù)載供電的控制特點(diǎn)。(3)本發(fā)明采用直流母線電流跟蹤控制、直流母線電壓跟蹤控制和電動(dòng)機(jī)線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)進(jìn)行交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器實(shí)時(shí)調(diào)制，區(qū)別于常規(guī)開關(guān)電源用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器不適用于電機(jī)類感性負(fù)載。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的高速電動(dòng)機(jī)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器；

圖2為本發(fā)明所述的高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器圖；

圖3為本發(fā)明所述的高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器軟件流程圖；

圖4為本發(fā)明所述的高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器輸出電流與輸出電壓跟蹤控制波形圖，其中圖4a為電流跟蹤控制波形圖，圖4b為電壓跟蹤控制波形圖；

圖5為本發(fā)明所述的三路交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器用三路耦合電感結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示為一種高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器，包括功率開關(guān)管1、續(xù)流二極管2、三路耦合電感3、母線電壓傳感器4、母線電流傳感器5、三相橋式逆變器與高速電動(dòng)機(jī)8、線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路7、數(shù)字控制器6。直流電經(jīng)功率開關(guān)管1移相斬波后分別由三路耦合電感3中相應(yīng)的一路電感L₁、L₂或者L₃濾波，且續(xù)流二極管2在功率開關(guān)管1關(guān)斷時(shí)起續(xù)流作用。三路耦合電感3公共點(diǎn)抽頭L_M輸出的斬波電壓經(jīng)電容濾波后輸出直流電壓U，U由母線電壓傳感器檢測(cè)，U串聯(lián)母線電流傳感器后輸入到三相橋式逆變器與高速電動(dòng)機(jī)8。母線電壓傳感器4輸出電壓模擬信號(hào)、母線電流傳感器5輸出電流模擬信號(hào)共兩路模擬信號(hào)送入數(shù)字控制器6的A/D轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字控制器6捕獲線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路7輸出的三路過零點(diǎn)信號(hào)。數(shù)字控制器6根據(jù)母線電壓模擬信號(hào)、母線電流模擬信號(hào)和線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)進(jìn)過內(nèi)部軟件控制代碼運(yùn)算，向功率開關(guān)管1輸出三路PWM移相信號(hào)，控制交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器主電路進(jìn)行電力電子變換，實(shí)現(xiàn)高速電動(dòng)機(jī)控制用電能調(diào)制。

如圖2所示，數(shù)字控制器6采用主從DSP芯片TMS320F28335實(shí)現(xiàn)，兩片DSP之間采用CAN總線通信。主DSP芯片功能上主要由CAN、A/D模塊和PWM模塊等組成，從DSP芯片功能上主要由CAN和CAP模塊組成。主DSP芯片的A/D模塊對(duì)母線電壓傳感器輸出的一路母線電壓反饋信號(hào)和母線電流傳感器輸出的一路電流反饋信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換，模數(shù)變換后的數(shù)據(jù)作為主DSP芯片代碼計(jì)算的數(shù)據(jù)。主DSP芯片的PWM模塊經(jīng)主DSP芯片寄存器設(shè)置和代碼運(yùn)算生成并輸出三路PWM信號(hào)，用于交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器主電路中功率開關(guān)管的調(diào)制信號(hào)。從DSP芯片的CAP模塊捕獲線反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路7輸出的三路過零點(diǎn)信號(hào)，作為從DSP芯片計(jì)算高速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)。主從DSP芯片之間的數(shù)據(jù)交換采用CAN總線協(xié)議進(jìn)行通信。

如圖3所示，軟件流程包括電流閉環(huán)控制模塊、電壓閉環(huán)控制模塊和速度閉環(huán)控制模塊三個(gè)模塊。

步驟一，數(shù)字控制器(6)初始化，即完成程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的分配。

步驟二，控制模式選擇。數(shù)字控制器(6)從DSP芯片的CAP接口捕獲反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)檢測(cè)電路(7)輸出的三路過零點(diǎn)信號(hào)，根據(jù)過零點(diǎn)信號(hào)頻率計(jì)算出電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)頻。假設(shè)數(shù)字控制器(6)所計(jì)算得到的電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)頻為f，所設(shè)定的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)頻為f_n，數(shù)字控制器(6)判斷f和f_n之間的倍數(shù)關(guān)系進(jìn)行控制模式選擇(如何輸入到數(shù)字控制器中？通過數(shù)字控制器的什么進(jìn)行判斷？)。如果f≥0.1*f_n，則交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器采用恒壓輸出模式，否則，采用恒流輸出模式。在交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器恒流輸出模式中，數(shù)字控制器(6)執(zhí)行電流閉環(huán)控制模塊，控制逆變器母線電流。

步驟三，恒流輸出模式和恒壓輸出模式選擇。在電流閉環(huán)控制模塊中，數(shù)字控制器(6)主DSP芯片實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器母線電流，并判斷母線電流檢測(cè)值是否等于母線電流設(shè)定值。如果檢測(cè)值不等于設(shè)定值，則同時(shí)調(diào)節(jié)功率開關(guān)管(1)的占空比，根據(jù)所接收到的三路同占空比、同頻率的移相PWM信號(hào)，進(jìn)行逆變器母線電流控制。如果檢測(cè)母線電流值等于設(shè)定值，則數(shù)字控制器(6)進(jìn)入步驟四，執(zhí)行速度閉環(huán)控制模塊。在交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器恒壓輸出模式中，數(shù)字控制器(6)執(zhí)行電壓閉環(huán)控制模塊，控制逆變器母線電壓。在電壓閉環(huán)控制模塊中，數(shù)字控制器(6)主DSP芯片實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器母線電壓，并判斷母線電壓檢測(cè)值是否等于母線電壓設(shè)定值。如果檢測(cè)值不等于設(shè)定值，則調(diào)節(jié)功率開關(guān)管(1)的占空比，進(jìn)行逆變器母線電壓控制。如果檢測(cè)母線電壓值等于設(shè)定值，則數(shù)字控制器(6)進(jìn)入步驟四，執(zhí)行速度閉環(huán)控制模塊。

步驟四，速度閉環(huán)控制。在速度閉環(huán)控制模塊中，數(shù)字控制器(6)的從DSP芯片CAP接口捕獲三路線反電動(dòng)過零點(diǎn)信號(hào)，并根據(jù)過零點(diǎn)信號(hào)頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)頻f。

步驟五，調(diào)節(jié)完成或者重新選擇控制模式。假設(shè)電動(dòng)機(jī)給定轉(zhuǎn)頻為f_ref，從DSP芯片對(duì)比f與f_ref之間的倍數(shù)關(guān)系判斷交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器調(diào)節(jié)是否成功。如果f≤0.1％*f_ref，則表明交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器調(diào)節(jié)成功。否則，數(shù)字控制器(6)返回到步驟二，根據(jù)f與0.1*f_n之間的數(shù)值大小關(guān)系進(jìn)行重新交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器控制模式選擇，再次進(jìn)行電流閉環(huán)控制或者電壓閉環(huán)控制。

如圖4所示，高速電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器輸出電流與輸出電壓跟蹤控制波形圖，包括電流跟蹤控制波形圖和電壓跟蹤控制波形圖。其中，圖4a為電流跟蹤控制波形圖，包括電流跟蹤控制給定波形、電流跟蹤控制反饋波形和電流跟蹤控制誤差波形。圖4b為電壓跟蹤控制波形圖，包括電壓跟蹤控制給定波形、電壓跟蹤控制反饋波形和電壓跟蹤控制誤差波形。在圖4a中，電流跟蹤控制給定波形在0.005s時(shí)刻從0A幅值上升到2A幅值，波形穩(wěn)定時(shí)刻為0.01s。從圖4a所示波形圖可以看出電流跟蹤控制反饋波形連續(xù)跟蹤電流跟蹤控制給定波形，且跟蹤誤差最大值不超過4×10^-3A。在圖4b中，電壓跟蹤控制給定波形在0s時(shí)刻從0V幅值上升到5V幅值，該電壓值于穩(wěn)定于0.005s時(shí)刻繼續(xù)上升到10V幅值，波形穩(wěn)定時(shí)刻為0.005s。從圖4b所示波形圖可以看出電壓跟蹤控制反饋波形連續(xù)跟蹤電壓跟蹤控制給定波形，且跟蹤誤差最大值不超過0.1V。該跟蹤控制波形圖表明交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器跟蹤控制動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)間很短，且控制效果良好。采用本發(fā)明方法，可以實(shí)現(xiàn)高速電動(dòng)機(jī)用三相橋式逆變器直流母線電壓和直流母線電流跟蹤控制。

如圖5所示，三路交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器用三路耦合電感結(jié)構(gòu)示意圖，包括三路耦合電感用高頻鐵基非晶磁芯結(jié)構(gòu)，線圈連接方式和電流流向示意圖。三路耦合電感用磁芯呈120°星形排布。三個(gè)線圈L₁、L₂和L₃分別繞在三個(gè)磁芯上呈星形排布，公共點(diǎn)為L(zhǎng)_M，且三個(gè)電感量相等，即L₁＝L₂＝L₃，且電感量反比于變換器功率開關(guān)管的開關(guān)頻率，根據(jù)變換器工作截止頻率確定電感量。三路交錯(cuò)并聯(lián)電流I_L1、I_L2和I_L3分別從三個(gè)繞組流向公共點(diǎn)輸出為I_LM。該三路耦合電感可以減小電感體積、降低成本，并減小電能紋波。該三路耦合電感共有四個(gè)抽頭L₁、L₂、L₃和L_M，該四個(gè)抽頭在同一平面內(nèi)，其中，L₁、L₂和L₃三個(gè)抽頭依次相差120°呈星形，且該星形結(jié)構(gòu)的公共點(diǎn)為抽頭L_M。安裝時(shí)需固定可靠且保證良好通風(fēng)散熱，接線時(shí)注意其三個(gè)線圈抽頭L₁、L₂和L₃可以任意接線，但其公共點(diǎn)抽頭L_M為輸出端，只可作為交錯(cuò)并聯(lián)Buck變換器的輸出端連接至母線電壓傳感器4和母線電流傳感器5。