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专利号: 201810344212X
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

步骤1、绘制六相逆变器在α-β与z1-z2子平面的电压矢量;定义α-β子平面同一方向上的大矢量和中矢量合成的新矢量为虚拟矢量v-virtual,绘制六相逆变器在α-β子平面的虚拟矢量;

步骤2、当六桥臂逆变器驱动双三相电机系统发生一相桥臂缺相故障时,系统变为五桥臂运行,绘制五桥臂逆变器在α-β与z1-z2子平面的电压矢量图,与步骤1六相逆变器电压矢量相比寻找双三相电机五桥臂运行时发生变化的虚拟矢量;

步骤3、在保证z1-z2子平面谐波电压为零的条件下,以α-β子平面在任意幅角下能够合成幅值为0.408Udc的电压矢量为前提,利用双三相电机系统双零序注入PWM策略中的均值零序注入连续脉宽调制策略,以及各相极电压与相占空比间关系得到各虚拟矢量对应的PWM波形,进而得到虚拟矢量所含基本矢量及其所占比例;

步骤4、将步骤3中包含零矢量的4个虚拟矢量的零矢量作用时间按相应比例分配给其余四个基本矢量,得到其修正后的最大幅值为|vmax|=0.471的最大幅值虚拟矢量对应的基本矢量及其所占比例,以v11**-virtual为例,绘制其在α-β,z1-z2子平面的合成矢量,并得到五桥臂逆变器驱动双三相电机直接转矩控制策略采用的α-β子平面12个虚拟矢量。

2.根据权利要求1所述的五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略,其特征在于,所述步骤1中每一个电压矢量用一个八进制数表示,与其对应的二进制数与开关函数一致,从高位到低位依次为SA、SB、SC、SD、SE、SF,每个子平面包含60个有效矢量和4个零矢量00、07、70、77;设控制周期为Ts,为了使z1-z2子平面谐波电压为零,大矢量vL的作用时间为 中矢量vM的作用时间为

3.根据权利要求2所述的五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略,其特征在于,所述步骤2中假设C相或者F相发生故障,则C相和F相共用一个桥臂,因此SC和SF必须保持一致,此时电压矢量的个数与正常六相逆变器相比减少一半,变为32个,包含30个有效矢量和2个零矢量00、77,双三相电机五桥臂运行时逆变器电压矢量与正常六桥臂运行逆变器电压矢量相比,五桥臂运行时v1-virtual、v2-virtual、v3-virtual、v7-virtual、v8-virtual和v9-virtual这

6个虚拟矢量同方向上的大矢量和中矢量都依旧存在,因此,这6个虚拟矢量与双三相电机正常运行时一致;其余6个虚拟矢量则无法合成。

4.根据权利要求3所述的五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略,其特征在于,所述步骤3中双三相电机五桥臂运行时各相极电压表示为:式(1)中 T6s为双三相电机的静止变换阵:

式(1)中uo1和uo2通过式(3)、(4)和(5)计算得到:uo=(uomin+uomax)/2  (4)

式中uomin和uomax分别表示uo的极小值和极大值,umax、umid、umin分别表示三相相电压的最大值,中间值和最小值;

此时参考电压 表示为[γcosθ γsinθ 0 0 0 0]T,其中:γ为参考电压矢量的幅值,θ表示α-β子平面参考电压矢量与α轴的夹角,假定五桥臂运行时的虚拟矢量与正常六桥臂运行时的方向一致,以虚拟矢量v11-virtual为例,此时γ=

0.408,θ=-15°,即此时参考电压为V=[0.408cos(-15°) 0.408sin(-15°) 0 0 0 0]T,通过式(1)求得此时五桥臂运行时的各相极电压,而极电压与相占空比之间存在如下关系:Ux*=(Dx-0.5)Udc  (6)

其中:x表示A,B,C,D,E,F;Dx表示相占空比;Udc为直流母线电压;

利用此式可得到各相桥臂的占空比,进而得到各虚拟矢量对应的PWM波形。

5.根据权利要求4所述的五桥臂逆变器驱动双三相电机系统直接转矩控制策略,其特征在于,所述步骤4中虚拟矢量的零矢量作用时间按相应比例分配给其余四个基本矢量,则有:其中:D0=0.133,D0为零矢量(v00(v77))的占空比,得到|vmax|=0.471,因此4个重新修正的虚拟矢量v0**-virtual、v4**-virtual、v6**-virtual和v10**-virtual达到的最大幅值为|vmax|=

0.471。