五相逆變器雙三相電機系統的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電機控制技術領域，尤其涉及一種五相逆變器雙三相電機系統的控制 方法。
【背景技術】
[0002] 由于在紡織、造紙、乳鋼和軌道交通等行業中的廣泛應用，多電機驅動系統及其控 制方法一直是學者們關注的研宄熱點。通常所研宄的多電機驅動系統中，每臺三相電機均 由一臺三相逆變器獨立控制，這也是多電機驅動系統中最常用的控制結構。與此同時，隨著 多相電機的發展，多相逆變器得到了廣泛應用。于是，為了減少開關器件的使用數量，研宄 者提出了基于多相逆變器的新型多電機驅動系統控制結構，例如采用五相逆變器同時控制 兩臺三相電機，稱之為五相逆變器雙三相電機系統。圖1即顯示了五相逆變器雙三相電機 系統的基本結構。如圖1所示，五相逆變器雙三相電機系統包括具有橋臂1~橋臂5的五 相逆變器以及三相電機1、三相電機2,橋臂1中點、橋臂2中點與三相電機1的其中兩相繞 組（圖中為A、B兩相，分別記為ApBj分別連接，橋臂4中點、橋臂5中點與三相電機2的 其中兩相繞組（圖中為A、B兩相，分別記為A 2、B2)分別連接，三相電機1的C相繞組（記 為Q)、三相電機2的C相繞組（記為C 2)同時與橋臂3中點連接，橋臂3通常被稱為公共 橋臂，而其余四個橋臂被稱為獨立橋臂。與傳統的兩套單逆變器單電機系統相比，五相逆變 器雙三相電機系統最鮮明的特點就是省去了兩個功率開關器件。
[0003] 由于采用五相逆變器同時控制兩臺三相電機，因此不能直接使用現有各種適用于 單三相逆變器單三相電機的控制方法。針對五相逆變器雙三相電機系統，已提出了一些控 制方法，例如等分法、預設法、查表法等。
[0004] 電流滯環控制方法由于具有結構簡單、魯棒性強等優點，在電機驅動系統中具有 廣泛的應用。但是，目前尚無在五相逆變器雙三相電機系統中采用電流滯環控制方法的公 開報道。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種五相逆變器雙三相 電機系統的控制方法，采用電流滯環控制方式，具有系統結構簡單、魯棒性強以及適用范圍 更寬的優點。
[0006] 本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：
[0007] -種五相逆變器雙三相電機系統的控制方法，所述五相逆變器雙三相電機系統包 括具有第一~第五橋臂的五相逆變器以及第一三相電機、第二三相電機；第一橋臂、第二 橋臂、第四橋臂、第五橋臂為獨立橋臂，其橋臂中點分別連接第一三相電機的兩相繞組、第 二三相電機的兩相繞組；第三橋臂為公共橋臂，其橋臂中點同時連接第一三相電機的第三 相繞組和第二三相電機的第三相繞組；所述控制方法具體如下：首先利用三相電流滯環控 制方法獲取第一三相電機三相繞組的理論開關狀態和第二三相電機三相繞組的理論開關 狀態；以其所連接的相繞組的理論開關狀態分別作為各獨立橋臂的實際開關狀態，并以與 公共橋臂所連接的兩相繞組中相電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關狀態作為公共 橋臂的實際開關狀態；按照所得到的實際開關狀態對第一~第五橋臂進行控制。
[0008] 根據相同發明思路還可得到一種五相逆變器雙三相電機系統，具體如下：
[0009] -種五相逆變器雙三相電機系統，所述五相逆變器雙三相電機系統包括具有第 一~第五橋臂的五相逆變器以及第一三相電機、第二三相電機；第一橋臂、第二橋臂、第四 橋臂、第五橋臂為獨立橋臂，其橋臂中點分別連接第一三相電機的兩相繞組、第二三相電機 的兩相繞組；第三橋臂為公共橋臂，其橋臂中點同時連接第一三相電機的第三相繞組和第 二三相電機的第三相繞組；所述五相逆變器的控制單元包括三相電流滯環控制模塊和開關 狀態選擇模塊；三相電流滯環控制模塊用于通過三相電流滯環控制方法獲取第一三相電機 三相繞組的理論開關狀態和第二三相電機三相繞組的理論開關狀態；開關狀態選擇模塊用 于生成第一~第五橋臂的實際開關狀態并按照所生成的實際開關狀態對第一~第五橋臂 進行控制，所述生成第一~第五橋臂的實際開關狀態具體如下：以其所連接的相繞組的理 論開關狀態分別作為各獨立橋臂的實際開關狀態，并以與公共橋臂所連接的兩相繞組中相 電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關狀態作為公共橋臂的實際開關狀態。
[0010] 相比現有技術，本發明具有以下有益效果：
[0011] 本發明僅需要在現有或將有的三相電流滯環控制方法基礎上進行少量修改即可 實現，適用于各種五相逆變器雙三相電機系統，適用范圍更寬，實現更簡單；
[0012] 本發明繼承了傳統三相電流滯環控制方法所具有的結構簡單、魯棒性強等優點。
【附圖說明】
[0013] 圖1為五相逆變器雙三相電機系統的結構示意圖；
[0014] 圖2為【具體實施方式】中本發明控制方法的流程示意圖；
[0015] 圖3為兩臺永磁同步電機轉速的實驗波形；
[0016] 圖4是三相電機1轉矩的實驗波形；
[0017] 圖5是三相電機2轉矩的實驗波形；
[0018] 圖6是C1相電流的實驗波形；
[0019] 圖7是C2相電流的實驗波形；
[0020] 圖8是公共橋臂電流的實驗波形。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明：
[0022] 本發明的思路是對現有三相電流滯環控制方法進行改進，使其能適用于五相逆變 器雙三相電機系統，從而具有電流滯環控制方法所固有的結構簡單、魯棒性強的優點。
[0023] 本發明五相逆變器雙三相電機系統的控制方法，所述五相逆變器雙三相電機系統 包括具有第一~第五橋臂的五相逆變器以及第一三相電機、第二三相電機；第一橋臂、第二 橋臂、第四橋臂、第五橋臂為獨立橋臂，其橋臂中點分別連接第一三相電機的兩相繞組、第 二三相電機的兩相繞組；第三橋臂為公共橋臂，其橋臂中點同時連接第一三相電機的第三 相繞組和第二三相電機的第三相繞組；所述控制方法具體如下：首先利用三相電流滯環控 制方法獲取第一三相電機三相繞組的理論開關狀態和第二三相電機三相繞組的理論開關 狀態；以其所連接的相繞組的理論開關狀態分別作為各獨立橋臂的實際開關狀態，并以與 公共橋臂所連接的兩相繞組中相電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關狀態作為公共 橋臂的實際開關狀態；按照所得到的實際開關狀態對第一~第五橋臂進行控制。
[0024] 根據相同發明思路還可得到一種五相逆變器雙三相電機系統，具體如下：
[0025] -種五相逆變器雙三相電機系統，所述五相逆變器雙三相電機系統包括具有第 一~第五橋臂的五相逆變器以及第一三相電機、第二三相電機；第一橋臂、第二橋臂、第四 橋臂、第五橋臂為獨立橋臂，其橋臂中點分別連接第一三相電機的兩相繞組、第二三相電機 的兩相繞組；第三橋臂為公共橋臂，其橋臂中點同時連接第一三相電機的第三相繞組和第 二三相電機的第三相繞組；所述五相逆變器的控制單元包括三相電流滯環控制模塊和開關 狀態選擇模塊；三相電流滯環控制模塊用于通過三相電流滯環控制方法獲取第一三相電機 三相繞組的理論開關狀態和第二三相電機三相繞組的理論開關狀態；開關狀態選擇模塊用 于生成第一~第五橋臂的實際開關狀態并按照所生成的實際開關狀態對第一~第五橋臂 進行控制，所述生成第一~第五橋臂的實際開關狀態具體如下：以其所連接的相繞組的理 論開關狀態分別作為各獨立橋臂的實際開關狀態，并以與公共橋臂所連接的兩相繞組中相 電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關狀態作為公共橋臂的實際開關狀態。
[0026] 為方便起見，下面以圖1所示的五相逆變器雙三相電機系統為例來對本發明技術 方案進行詳細說明。其控制方法流程如圖2所示，具體包括以下步驟：
[0027] 1)根據三相電流滯環控制方法得到三相電機1和三相電機2各自的三相繞組的理 論開關狀態k A1、kB1、ka和kA2、kB2、1^ 2;其中三相電流滯環控制方法可采用各種現有的或將 有的三相電流滯環控制方法，由于三相電流滯環控制方法為現有廣泛應用的成熟技術，此 處不再贅述；
[0028] 2)根據下式得到橋臂1、2、4、5的實際開關狀態Sl、s 2、s4、s5:
【主權項】
1. 一種五相逆變器雙=相電機系統的控制方法，所述五相逆變器雙=相電機系統包括 具有第一~第五橋臂的五相逆變器W及第一=相電機、第二=相電機；第一橋臂、第 二橋臂、第四橋臂、第五橋臂為獨立橋臂，其橋臂中點分別連接第一=相電機的兩相繞組、 第二=相電機的兩相繞組；第=橋臂為公共橋臂，其橋臂中點同時連接第一=相電機的第 =相繞組和第二=相電機的第=相繞組；其特征在于，所述控制方法具體如下；首先利用 =相電流滯環控制方法獲取第一=相電機=相繞組的理論開關狀態和第二=相電機=相 繞組的理論開關狀態；W其所連接的相繞組的理論開關狀態分別作為各獨立橋臂的實際開 關狀態，并W與公共橋臂所連接的兩相繞組中相電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關 狀態作為公共橋臂的實際開關狀態；按照所得到的實際開關狀態對第一~第五橋臂進行控 制。
2. -種五相逆變器雙=相電機系統，所述五相逆變器雙=相電機系統包括具有第一~ 第五橋臂的五相逆變器W及第一=相電機、第二=相電機；第一橋臂、第二橋臂、第四 橋臂、第五橋臂為獨立橋臂，其橋臂中點分別連接第一=相電機的兩相繞組、第二=相電機 的兩相繞組；第=橋臂為公共橋臂，其橋臂中點同時連接第一=相電機的第=相繞組和第 二=相電機的第=相繞組；其特征在于，所述五相逆變器的控制單元包括=相電流滯環控 制模塊和開關狀態選擇模塊；=相電流滯環控制模塊用于通過=相電流滯環控制方法獲取 第一=相電機=相繞組的理論開關狀態和第二=相電機=相繞組的理論開關狀態；開關狀 態選擇模塊用于生成第一~第五橋臂的實際開關狀態并按照所生成的實際開關狀態對第 一~第五橋臂進行控制，所述生成第一~第五橋臂的實際開關狀態具體如下；W其所連接 的相繞組的理論開關狀態分別作為各獨立橋臂的實際開關狀態，并W與公共橋臂所連接的 兩相繞組中相電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關狀態作為公共橋臂的實際開關狀 態。
【專利摘要】本發明公開了一種五相逆變器雙三相電機系統的控制方法，屬于電機控制技術領域。本發明控制方法首先利用三相電流滯環控制方法獲取兩臺三相電機各自的三相繞組的理論開關狀態；然后從與公共橋臂所連接的兩相繞組中選擇相電流偏差絕對值較大的相繞組的理論開關狀態作為公共橋臂的實際開關狀態，而獨立橋臂的實際開關狀態等于與其所連接的相繞組的理論開關狀態；最后以所得到的實際開關狀態對五相逆變器進行控制。本發明還公開了一種采用上述控制方法的五相逆變器雙三相電機系統。相比現有技術，本發明具有系統結構簡單、魯棒性強以及適用范圍更寬的優點。
【IPC分類】H02P5-74
【公開號】CN104682779
【申請號】CN201510115174
【發明人】王偉, 張景皓, 程明
【申請人】東南大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月16日