專利名稱：基于三相獨立h橋驅動電路的電壓空間矢量pwm控制方法
技術領域：
本發明涉及三相交流永磁同步力矩電機的電壓空間矢量PWM控制技術領域。
背景技術：
對于三相交流永磁同步力矩電機，提高輸出轉矩的方法基本分兩類，一類是在電機外形尺寸不變的情況下，通過提高電機的電源供電電壓來增大電機繞組的電流，以此提高電機的輸出轉矩，但該方法會提高電路系統的電壓等級，增加器件的選配難度，降低電路抗干擾能力和可靠性；另一類方法是根據電機的輸出轉矩與其直徑成正比的關系，改變電機的外形尺寸，增大電機的轉子和定子直徑來提高輸出轉矩，但該方法不適合對尺寸有嚴格要求的應用環境。因此，在某些特殊的場合，三相交流永磁力矩電機會采用三相獨立H橋驅動電路進行驅動控制，該驅動電路為三個獨立的H橋驅動電路并聯組成，每個H橋電路包括4個帶有續流二極管的開關器件，每個H橋連接電機定子的一相繞組，采用該驅動電路可以在不增加電源供電電壓，不改變電機尺寸的情況下有效提高電機輸出轉矩的數值和調節精度。由于該驅動電路結構不同于常用的三橋臂驅動電路結構，傳統的電壓空間矢量PWM控制方法不再適用于該電路結構，因 此需要發展一套針對三相獨立H橋驅動電路結構的電壓空間矢量PWM控制方法。
發明內容
本發明提供一種采用三相獨立H橋驅動電路的電壓空間矢量PWM控制方法，充分發揮三相獨立H橋驅動電路的優勢，在不增加電源供電電壓，不改變電機尺寸的情況下有效提高三相交流永磁同步力矩電機輸出轉矩的數值和調節精度。本發明為了實現上述目的，采用的技術解決方案是:基于三相獨立H橋驅動電路的電壓空間矢量PWM控制方法，包括以下步驟:步驟I，根據三相獨立H橋驅動電路的工作原理，將單個H橋的三種工作方式正向導通、反向導通和關斷分別等效為和“O”。根據三個H橋的開關模式共組合成27個工作狀態，得到27個電壓空間矢量，排除幅值較小和物理上不可實現的矢量，從中選出14個矢量作為基本電壓空間矢量，包括6個長矢量、6個短矢量和2個零矢量。步驟2，根據14個基本電壓空間矢量形成了正六邊形的電壓空間矢量軌跡，正六邊形的內切圓是進行交流電機電壓空間矢量PWM控制時所需的電壓矢量圓，圓的半徑為基本電壓空間矢量中短矢量的最大幅值。步驟3，電壓矢量圓從I XII共劃分為12個扇區，落在某個扇區內的期望輸出的電壓空間矢量Urat由該扇區邊緣的兩個長短基本電壓空間矢量按照平行四邊形法則線性合成。電壓空間矢量的幅值等效為每個PWM周期內該矢量的作用時間。步驟4，期望輸出的電壓空間矢量Utjut經過Park逆變換后轉變為α β坐標系下的矢量Ua和…，根據Ua和化可確定期望輸出的電壓空間矢量所在扇區的長短基本電壓空間矢量的作用時間。將Ua和Ue進行Clarke逆變換得到三個參考值VMfl、Vref2和Vref3，根據三個參考值可最終確定扇區。優選的，步驟I中選出14個基本電壓空間矢量:6個長矢量分別是1-1-1、11-1、-11-1、-111、-1-11、1-11 ；6 個短矢量分別是 10-1、01-1、-110、-101、0-11、1-10 ；2 個零矢量分別是111、-1-1-1 ；步驟3，12個基本電壓空間矢量將電壓矢量圓分割成編號為I XII的12個扇區，在ー個PWM周期內，當期望輸出的電壓空間矢量Urat落在某個扇區內時，就用該扇區邊緣的兩個長短基本電壓空間矢量按照平行四邊形法則線性合成期望輸出的電壓空間矢量。電壓空間矢量的幅值等效為在PWM周期內該矢量的作用時間，每個PWM周期等于期望輸出的電壓空間矢量的作用時間和零矢量的作用時間之和。設PWM周期為T，如果期望輸出的電壓空間矢量Urat落在I扇區內，則該矢量由UpU3tl線性合成，其作用時間分別設為I\、T2，由此可得如下表達式:
權利要求
1.基于三相獨立H橋驅動電路的電壓空間矢量PWM控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，根據三相獨立H橋驅動電路的工作原理，將單個H橋的三種工作方式正向導通、反向導通和關斷分別等效為和“O”;根據三個H橋的開關模式共組合成27個工作狀態，得到27個電壓空間矢量，排除幅值較小和物理上不可實現的矢量，從中選出14個矢量作為基本電壓空間矢量，包括6個長矢量、6個短矢量和2個零矢量； 步驟2，根據14個基本電壓空間矢量形成了正六邊形的電壓空間矢量軌跡，正六邊形的內切圓是進行交流電機電壓空間矢量PWM控制時所需的電壓矢量圓，圓的半徑為基本電壓空間矢量中短矢量的最大幅值； 步驟3，電壓矢量圓從I XII共劃分為12個扇區，落在某個扇區內的期望輸出的電壓空間矢量Urat由該扇區邊緣的兩個長短基本電壓空間矢量按照平行四邊形法則線性合成；電壓空間矢量的幅值等效為每個PWM周期內該矢量的作用時間； 步驟4，期望輸出的電壓空間矢量Uwt經過Park逆變換后轉變為α β坐標系下的矢量Ua和…，根據Ua和化可確定期望輸出的電壓空間矢量所在扇區的長短基本電壓空間矢量的作用時間；將1和化進行Clarke逆變換得到三個參考值Vrefl、Vref2和Vref3，根據三個參考值可最終確定扇區。
2.根據權利要求1所述的基于三相獨立H橋驅動電路的電壓空間矢量PWM控制方法，其特征在于， 步驟I中選出了 14個基本電壓空間矢量:6個長矢量分別是1-1-1、11-1、-11-1、-111、-1-11、1-11 ；6 個短矢量分別是 10-1、01-1、-110、-101、0-11、1-10 ；2 個零矢量分別是111、-1-1-1 ； 步驟3，12個基本電壓空間矢量將電壓矢量圓劃分成編號為I XII的12個扇區，在一個PWM周期內，當期望輸出的電壓空間矢量Urat落在某個扇區內時，就用該扇區邊緣的兩個長短基本電壓空間矢量按照平行四邊形法則線性合成期望輸出的電壓空間矢量；電壓空間矢量的幅值等效為PWM周期內該矢量的作用時間，每個PWM周期等于期望輸出的電壓空間矢量的作用時間和零矢量的作用時間之和；SPWM周期為T，如果期望輸出的電壓空間矢量Uout落在I扇區內，則該矢量由UpU3tl線性合成，其作用時間分別設為 \、Τ2，由此可得如下表達式:
3.根據權利要求1所 述的基于三相獨立H橋驅動電路的電壓空間矢量控制方法，其特征在于，PWM周期內三相獨立H橋驅動方式依然采用七段式SVPWM波形。
全文摘要
本發明涉及三相交流永磁同步力矩伺服電機三相獨立H橋驅動電路電壓空間矢量PWM控制技術，旨在提供一種基于三相獨立H橋驅動電路的電壓空間矢量PWM控制方法。設計了包括電壓空間矢量中的6長矢量、6個短矢量和2個零矢量的14個基本電壓空間矢量，通過這些矢量形成了正六邊形內切電壓矢量圓軌跡，并利用12個長短矢量將電壓矢量圓劃分為12個扇區。提供了矢量作用時間的計算方法和扇區的確定方法，采用三相獨立H橋驅動電路電壓空間矢量PWM控制所形成的電壓矢量圓的半徑和扇區數量，是傳統三橋臂驅動電路電壓空間矢量PWM控制方式所形成的電壓矢量圓半徑和扇區數量的兩倍，所產生的最大轉矩數值和轉矩調節精度也是傳統方式的兩倍。
文檔編號H02P21/00GK103117698SQ201310041310
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者黃梁松, 于清洋 申請人:山東科技大學, 黃梁松, 于清洋