本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于五相開繞組ftfscw-ipm電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的零序電流抑制方法。

背景技術(shù)：

大力發(fā)展電動汽車可以有效解決能源短缺和環(huán)境污染帶來的壓力，五相開繞組分?jǐn)?shù)槽集中繞組容錯電機(jī)(open-windingfault-tolerantfractional-slotconcentratedwindinginteriorpermanentmagnet，下文簡稱為：五相開繞組ftfscw-ipm)驅(qū)動系統(tǒng)具有功率范圍寬，速度范圍廣，容錯能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。共直流母線型開繞組驅(qū)動系統(tǒng)由于只需要一個電源供電，所以結(jié)構(gòu)簡單，緊湊型好?？紤]到電動汽車的空間和結(jié)構(gòu)限制，所以和雙電源開繞組驅(qū)動系統(tǒng)相比，共直流母線型開繞組驅(qū)動結(jié)構(gòu)更加適用于電動汽車的驅(qū)動。然而，由于共直流母線型的驅(qū)動結(jié)構(gòu)會存在零序電流的流通路徑，而零序電流的存在會導(dǎo)致電機(jī)的額外損耗和轉(zhuǎn)矩脈動，降低電動汽車的運(yùn)行性能，因此必須對共直流母線型的開繞組驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行零序電流抑制。

由于零序電流是由共模電壓引起的，所以已有文獻(xiàn)的零序電流抑制策略是使用不含共模電壓的電壓矢量合成參考電壓矢量。但是當(dāng)考慮到逆變器死區(qū)效應(yīng)的影響，在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法并不能很好的抑制零序電流，死區(qū)效應(yīng)引起的零序電流依然會存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種能有效抑制零序電流，減少電流的諧波分量的基于五相開繞組ftfscw-ipm電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的零序電流抑制方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種基于五相開繞組ftfscw-ipm電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的零序電流抑制方法，在電機(jī)運(yùn)行過程中，將電機(jī)零序電流經(jīng)過一個pi調(diào)節(jié)器得到共模電壓的參考值，然后根據(jù)得到的共模電壓的參考值將兩個逆變器的零電壓矢量的作用時間進(jìn)行控制，使兩個逆變器的開關(guān)序列錯開時間工作，合成相對應(yīng)的共模電壓的參考值，從而抑制零序電流。

進(jìn)一步，所述兩個逆變器分別合成二分之一的參考電壓矢量的參考值。

進(jìn)一步，所述兩個逆變器的零電壓矢量的作用時間差δt根據(jù)公式計算獲得，其中，ucmv表示pi調(diào)節(jié)器得到共模電壓的參考值，udc表示直流母線電壓，ts表示開關(guān)管周期，t1為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在10000狀態(tài)的時間，t4為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在11101狀態(tài)的時間。

進(jìn)一步，根據(jù)公式：t31＝t0′＝0.5(δt+ts-t1-t2-t3-t4)和t′31＝t0＝0.5(-δt+ts-t1-t2-t3-t4)分別計算兩個逆變器的零電壓矢量的作用時間；其中，t0為逆變器1的五組開關(guān)管序列工作在00000狀態(tài)的時間，t1為逆變器1的五組開關(guān)管序列工作在10000狀態(tài)的時間，t2為逆變器1的五組開關(guān)管序列工作在11000狀態(tài)的時間，t3為逆變器1的五組開關(guān)管序列工作在11001狀態(tài)的時間，t4為逆變器1的五組開關(guān)管序列工作在11101狀態(tài)的時間，t31為逆變器1的五組開關(guān)管序列工作在11111狀態(tài)的時間，t′0為逆變器2的五組開關(guān)管序列工作在00000狀態(tài)的時間，t′31為逆變器2的五組開關(guān)管序列工作在11111狀態(tài)的時間。

進(jìn)一步，電機(jī)在正常運(yùn)行過程中，每個逆變器使用相鄰四矢量的調(diào)制方法來抑制三次諧波。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法實(shí)現(xiàn)比較簡單，對控制器要求不高，可以方便的移植到其它共直流母線；同時，不僅能抑制由共模電壓引起的零序電流，而且可以很好的抑制逆變器死區(qū)引起的零序電流，減少電流的諧波分量。

附圖說明

圖1為共直流母線型五相owftfscw-ipm電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)逆變器拓?fù)洌?/p>

圖2為逆變器1(inv1)的電壓矢量分布圖；

圖3為逆變器2(inv2)的電壓矢量分布圖；

圖4為不等零矢量分布策略圖；

圖5為本發(fā)明提供的方法的原理圖；

圖6為試驗(yàn)結(jié)果對比圖，其中(a)為采用不含零矢量電壓調(diào)制方法進(jìn)行零序電流抑制方法下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；(b)為采用本發(fā)明提供的零序電流抑制方法下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1所示，驅(qū)動系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中在五相開繞組ftfscw-ipm電機(jī)的兩端分別連接兩個逆變器，每個逆變器中包括五組橋臂，每組橋臂的上橋背和下橋臂上分別設(shè)有一個開關(guān)管，每一個橋臂中兩個開關(guān)管之間分別與五相開繞組ftfscw-ipm電機(jī)的一相連接。本發(fā)明主要是控制每個逆變器中每個上橋臂的開關(guān)管工作的狀態(tài)和時間，從而達(dá)到抑制零序電流的效果。

如圖2～4所示，每個逆變器可以產(chǎn)生32種電壓矢量，空間平面被分為10個扇區(qū)。正常情況下，參考電壓矢量uref可以由以下公式(1)和(2)合成：

uref＝uref1-uref2(1)

|uref1|＝|uref2|＝0.5|uref|(2)

其中，uref1表示逆變器1的參考電壓矢量，uref2表示逆變器2的參考電壓矢量，由上述公式可以看出，每個逆變器合成1/2的參考電壓矢量，每個逆變器采用長度為0.6472udc和長度為0.4udc的合成相應(yīng)的參考電壓矢量，當(dāng)逆變器1的參考電壓矢量uref1位于第一扇區(qū)時，對應(yīng)的逆變器2的參考電壓矢量位于第二扇區(qū)。uref1使用電壓矢量u16，u24，u25，和u29來合成，uref2使用電壓矢量u2，u6，u7，和u15來合成。根據(jù)伏秒平衡原則，以下公式可以得到：

uref1×ts＝u0×t0+u16×t1+u24×t2+u25×t3+u29×t4+u31×t31(3)

uref2×ts＝u0×t0′+u2×t5+u6×t6+u7×t7+u15×t8+u31×t′31(4)

其中，ts表示開關(guān)管周期，t0，t1，t2，t3，t4和t31分別代表電壓矢量u0，u16，u24，u25，u29和u31的作用時間，t0為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在00000狀態(tài)的時間，t1為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在10000狀態(tài)的時間，t2為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在11000狀態(tài)的時間，t3為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在11001狀態(tài)的時間，t4為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在11101狀態(tài)的時間，t31為逆變器1的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在11111狀態(tài)的時間，即零電壓矢量的作用時間。t′0，t5，t6，t7，t8和t3′1分別代表電壓矢量u0，u2，u6，u7，u15和u31的作用時間，t′0為逆變器2的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在00000狀態(tài)的時間，t5為逆變器2的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在00010狀態(tài)的時間，t6為逆變器2的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在00110狀態(tài)的時間，t7為逆變器2的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在00111狀態(tài)的時間，t8為逆變器2的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在01111狀態(tài)的時間，t′31為逆變器2的五組上橋臂的開關(guān)管序列工作在11111狀態(tài)的時間，即零電壓矢量的作用時間。

由于uref1和uref2大小相等，方向相反，因此可以得到t1＝t8，t2＝t7，t3＝t6，和t4＝t5。為了抑制三次諧波電壓，根據(jù)電壓矢量的比例得到t1，t2，t3，和t4的關(guān)系如下：

再通過電壓矢量作用時間計算公式可以分別計算出t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8的值。同時，由此可以得到逆變器1和逆變器2產(chǎn)生的共模電壓ucmv1和ucmv2以及兩個逆變器產(chǎn)生的合成共模電壓ucmv如下：

ucmv1×ts＝0.2udc×t1+0.4udc×t2+0.6udc×t3+0.8udc×t4+udc×t31(6)

ucmv2×ts＝0.8udc×t8+0.6udc×t7+0.4udc×t6+0.2udc×t5+udc×t′31(7)

ucmv＝ucmv1-ucmv2＝-0.6udc×t1-0.2udc×t2+0.2udc×t3+0.6udc×t4+udc×(t31-t′31)(8)

其中，udc表示直流母線電壓。由式(5)的電壓矢量的時間之間的作用關(guān)系可以將(8)化簡為：

ucmv×ts＝0.2764×udc(t1-t4)+udc×(t31-t′31)(9)

設(shè)逆變器1和逆變器2的零電壓矢量11111的作用時間差為δt，則根據(jù)(9)可以得到

至此，得到了δt的表達(dá)式，然后為保持調(diào)制的對稱性，將時間差δt對稱的分布在開關(guān)序列的左右兩側(cè)，如圖3所示。每個逆變器的零電壓作用時間t31和t′31如下式所示。

公式(10)和公式(11)雖然是假設(shè)參考電壓矢量位于第一扇區(qū)時得到的，但是這一結(jié)果具有普遍性，剩余扇區(qū)同樣適用。

如圖5所示，本實(shí)施例提供的基于五相開繞組ftfscw-ipm電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的零序電流抑制方法，具體包括以下步驟：

步驟1：將電機(jī)零序電流經(jīng)過一個pi調(diào)節(jié)器得到共模電壓的參考值ucmv；

步驟2：根據(jù)公式計算逆變器1和逆變器2的零電壓矢量11111的作用時間差為δt；

步驟3：根據(jù)步驟2計算出的逆變器1和逆變器2的零電壓矢量11111的作用時間差為δt結(jié)合公式：

t31＝t0′＝0.5(δt+ts-t1-t2-t3-t4)

t′31＝t0＝0.5(-δt+ts-t1-t2-t3-t4)；

分別計算逆變器1和逆變器2的零電壓矢量11111的作用時間。根據(jù)計算出來的每個開關(guān)管工作的狀態(tài)和時間來控制每個開關(guān)管工作。由圖6(a)和圖6(b)分別是采用不含零矢量電壓調(diào)制方法和采用本文所提零序電流抑制方法下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，從圖中可以看出，當(dāng)采用本文零序電流抑制方法時，零序電流得到了明顯的抑制，從而證實(shí)了本文所提方法的有效性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。