本發(fā)明涉及電機(jī)控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種用于異步電機(jī)的不連續(xù)調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
：異步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)，控制器采集電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n以及直流母線電壓udc，通過對(duì)數(shù)字控制器進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)異步發(fā)電機(jī)的控制算法，進(jìn)而輸出6路pwm波控制三相橋中開關(guān)管s1～s6的通斷，最終實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，電能以直流的形式存儲(chǔ)在母線電容c中?？臻g矢量脈寬調(diào)制(svpwm)是產(chǎn)生6路pwm波的一種常用方法。三相橋的每一相上下兩個(gè)開關(guān)管都是互補(bǔ)導(dǎo)通的，因此存在著8種開關(guān)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著這8個(gè)基本電壓矢量，其中和為兩個(gè)零矢量，如圖2所示。abc為三相坐標(biāo)系，αβ為兩相坐標(biāo)系，6個(gè)有效電壓矢量形成了一個(gè)六邊形邊界以及i～vi六個(gè)扇區(qū)，兩個(gè)零矢量位于原點(diǎn)處。以綜合電壓矢量處在第i扇區(qū)為例，作用時(shí)間即為三相橋的一個(gè)開關(guān)周期ts，該扇區(qū)相鄰前后矢量作用時(shí)間為t1、t2，零矢量作用時(shí)間為t0，設(shè)零矢量作用時(shí)間占兩個(gè)零矢量總作用時(shí)間的比例為r(稱之為零矢量分配因子)，則根據(jù)“伏-秒平衡”，可得式(1)圖3為abc三相坐標(biāo)系下以第一扇區(qū)為例的各矢量作用時(shí)間示意圖，可以看出兩個(gè)非零基本矢量依次作用，且在一個(gè)開關(guān)周期的作用時(shí)間分別為t1、t2，兩個(gè)零矢量作用時(shí)間在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)對(duì)稱分布，這就是svpwm所用的7段式電壓合成方式，該方式下零矢量分配因子r＝0.5。由圖3可以得到第i扇區(qū)各相電壓作用時(shí)間的切換時(shí)刻，即式(2)進(jìn)一步可以得出各個(gè)扇區(qū)的三相電壓作用時(shí)間的切換時(shí)刻tcma、tcmb、tcmc，也就是三相調(diào)制波，如下表所示。svpwm的三相調(diào)制波扇區(qū)序號(hào)iiiiiiivvvia相調(diào)制波tcmatcm1tcm2tcm3tcm3tcm2tcm1b相調(diào)制波tcmbtcm2tcm1tcm1tcm2tcm3tcm3c相調(diào)制波tcmctcm3tcm3tcm2tcm1tcm1tcm2將得到的三相調(diào)制波與一定頻率、幅值的三角載波進(jìn)行比較，就得到了用于控制異步電機(jī)發(fā)電的6路pwm波。但是，現(xiàn)有技術(shù)中svpwm方式下各相橋臂的開關(guān)管是連續(xù)動(dòng)作的，而開關(guān)管的通斷損耗與其通斷次數(shù)及通斷時(shí)流經(jīng)開關(guān)管的電流大小直接相關(guān)，因此這種開關(guān)管連續(xù)動(dòng)作的調(diào)制方式無法解決有效地減小開關(guān)管的損耗的技術(shù)問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種用于異步電機(jī)的不連續(xù)調(diào)制方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題。本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：在基于本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于異步電機(jī)的不連續(xù)調(diào)制方法，包括步驟：步驟s1、計(jì)算綜合電壓矢量與a軸的夾角δ；步驟s2、計(jì)算前后有效電壓矢量的作用時(shí)間t1、t2；步驟s3、判斷綜合電壓矢量所處的扇區(qū)，并判斷是否需要細(xì)分扇區(qū)，是，則細(xì)分扇區(qū)后進(jìn)一步判斷綜合電壓矢量所處的細(xì)分扇區(qū)，并執(zhí)行步驟s4；否則執(zhí)行步驟s4；步驟s4、確定各個(gè)扇區(qū)的零矢量分配因子r的數(shù)值；步驟s5、根據(jù)步驟s2、s4確定的t1、t2及r值，得到三相調(diào)制波tcma、tcmb、tcmc；步驟s6、將步驟s4得到的三相調(diào)制波tcma、tcmb、tcmc與三角載波比較，得到不連續(xù)調(diào)制下的6路pwm波。在基于本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟s1具體包括：根據(jù)uα、uβ可以求得綜合電壓矢量以及其與α軸夾角δ，公式為：其中，uα、uβ為的矢量分量。在基于本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟s2具體根據(jù)以下公式計(jì)算：其中udc*為直流母線電壓參考值，ts為開關(guān)周期。在基于本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟s3具體包括：步驟s31、首先判斷綜合電壓矢量所處的扇區(qū)sec1，扇區(qū)sec1的值為i～vi；步驟s32、根據(jù)功率因數(shù)角的大小判斷是否需要進(jìn)一步細(xì)分扇區(qū)，當(dāng)時(shí)，不需再細(xì)分扇區(qū)，則執(zhí)行步驟s4；當(dāng)時(shí)，則需要細(xì)化扇區(qū)后，進(jìn)一步判斷綜合電壓矢量所處的細(xì)分扇區(qū)，再執(zhí)行步驟s4。在基于本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)分扇區(qū)具體包括：當(dāng)時(shí)將原來的6個(gè)扇區(qū)sec1再細(xì)分成12個(gè)扇區(qū)sec2，分區(qū)方式如表1所示：表1綜合電壓矢量所處細(xì)分扇區(qū)的判斷在基于本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟s4具體為：當(dāng)時(shí)，將svpwm的7段式中的兩個(gè)零矢量消去一個(gè)，變?yōu)?段式的電壓合成方式，為使開關(guān)管不動(dòng)作區(qū)域盡可能的對(duì)應(yīng)最大電流，在第i、iii、v扇區(qū)使r＝0，在第ii、iv、vi扇區(qū)使r＝1；當(dāng)時(shí)，在第1、4、5、8、9、12扇區(qū)使r＝0，其他扇區(qū)使r＝1。在基于本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，步驟s5具體為：當(dāng)時(shí)，將r的值帶入到式(2)及表2，表時(shí)的三相調(diào)制波扇區(qū)序號(hào)iiiiiiivvvia相調(diào)制波tcmatcm1tcm2tcm3tcm3tcm2tcm1b相調(diào)制波tcmbtcm2tcm1tcm1tcm2tcm3tcm3c相調(diào)制波tcmctcm3tcm3tcm2tcm1tcm1tcm2即可得到時(shí)的三相調(diào)制波tcma、tcmb、tcmc；當(dāng)時(shí)，綜合電壓矢量所處的細(xì)分扇區(qū)滿足表1，將r的值代入到式(2)，計(jì)算得到的值代入到表3，表3時(shí)的三相調(diào)制波得到時(shí)的三相調(diào)制波。本發(fā)明有益效果如下：本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)svpwm(spacevectorpulsewidthmodulation，空間矢量脈寬調(diào)制)調(diào)制不能有效減小開關(guān)損耗的問題，提出了一種異步電機(jī)的不連續(xù)調(diào)制方法，使三相橋的每一相開關(guān)管有120°區(qū)間不動(dòng)作，且當(dāng)開關(guān)管不動(dòng)作時(shí)流過的電流處于最大值附近，最大限度地減小開關(guān)管的通斷損耗，這種調(diào)制方式可以使開關(guān)管的通斷損耗降低1/3左右。又由于開關(guān)管的通斷損耗占總損耗的主要部分，而開關(guān)管損耗又是影響控制系統(tǒng)進(jìn)一步提高控制頻率的主要原因，因此使用這種不連續(xù)調(diào)制方式，可以在提高系統(tǒng)效率的同時(shí)，進(jìn)一步提高控制頻率，改善控制效果。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。附圖說明附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。圖1為異步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件框圖；圖2為基本電壓矢量及其合成示意圖；圖3為第i扇區(qū)7段式電壓合成示意圖(r＝0.5)；圖4為不連續(xù)調(diào)制用于異步電機(jī)發(fā)電的硬件框圖；圖5為不連續(xù)調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法；圖6為第i扇區(qū)為例消去零矢量的5段式電壓合成示意圖；圖7為第i扇區(qū)為例消去零矢量的5段式電壓合成示意圖；圖8為當(dāng)時(shí)三相電壓、三相電流在一個(gè)基波周期內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖9為當(dāng)時(shí)12扇區(qū)劃分方式及三相電壓、三相電流在一個(gè)基波周期內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，公開了一種用于異步電機(jī)的不連續(xù)調(diào)制方法，基于的硬件平臺(tái)為tms320f28335dsp芯片。實(shí)施例包括：步驟s1、計(jì)算綜合電壓矢量與a軸的夾角δ；為求得所處的扇區(qū)以及前后電壓矢量作用的時(shí)間t1、t2，需要先求得的幅值及其與a軸的夾角δ。見圖2，α軸和a軸重合，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，uα、uβ可以根據(jù)ua、ub、uc進(jìn)行坐標(biāo)變換得到，如圖4所示，根據(jù)uα、uβ可以求得綜合電壓矢量以及其與α軸夾角δ(既與a軸的夾角，范圍0～360°)，分別滿足式(3)、式(4)。步驟s2、計(jì)算前后有效電壓矢量的作用時(shí)間t1、t2；該步驟目的是為進(jìn)一步求得各相電壓作用時(shí)間的切換時(shí)刻做準(zhǔn)備。根據(jù)us、δ以及直流母線電壓參考值udc*、開關(guān)周期ts可以得到前后矢量及零矢量作用時(shí)間t1、t2和t0，滿足式(5)。步驟s3、判斷綜合電壓矢量所處的扇區(qū)，并判斷是否需要細(xì)分扇區(qū)，是，則細(xì)分扇區(qū)后進(jìn)一步判斷綜合電壓矢量所處的細(xì)分扇區(qū)，并執(zhí)行步驟s4；否則執(zhí)行步驟s4；步驟s31、首先判斷綜合電壓矢量所處的扇區(qū)sec1，扇區(qū)sec1的值為i～vi；具體地，每個(gè)扇區(qū)占60°區(qū)域，因此(δ/60°+1)取整即可判斷處于哪個(gè)扇區(qū)。步驟s32、根據(jù)功率因數(shù)角的大小判斷是否需要進(jìn)一步細(xì)分扇區(qū)。需注意的是由于異步發(fā)電機(jī)為感性負(fù)載，因此功率因數(shù)角始終是90℃當(dāng)時(shí)，不需再細(xì)分扇區(qū)，則執(zhí)行步驟s4；當(dāng)時(shí)，則需要細(xì)化扇區(qū)后，采用表2進(jìn)一步判斷綜合電壓矢量所處的細(xì)分扇區(qū)，再執(zhí)行步驟s4；細(xì)分扇區(qū)具體包括：當(dāng)時(shí)可以使各相開關(guān)不動(dòng)作區(qū)域始終處于以該相最大電流為中心的60°區(qū)域，此時(shí)需將原來的6個(gè)扇區(qū)sec1根據(jù)表1再細(xì)分成12個(gè)扇區(qū)sec2。表1綜合電壓矢量所處細(xì)分扇區(qū)的判斷步驟s4、確定各個(gè)扇區(qū)的零矢量分配因子r的數(shù)值；當(dāng)時(shí)，將圖3所示svpwm的7段式中的兩個(gè)零矢量消去一個(gè)，變?yōu)?段式的電壓合成方式，如圖6所示。其中圖6為消去零矢量(對(duì)應(yīng)r＝1)，圖7為消去零矢量(對(duì)應(yīng)r＝0)；為使開關(guān)管不動(dòng)作區(qū)域盡可能的對(duì)應(yīng)最大電流，在第i、iii、v扇區(qū)使r＝0(只使用零矢量)，在第ii、iv、vi扇區(qū)使r＝1(只使用零矢量)。當(dāng)時(shí)，12個(gè)扇區(qū)的劃分及電壓、電流對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖9所示，在第1、4、5、8、9、12扇區(qū)使r＝0(只使用零矢量)，其他扇區(qū)使r＝1(只使用零矢量)，圖中粗實(shí)線對(duì)應(yīng)著該相開關(guān)管在此區(qū)域內(nèi)常開或常關(guān)，可見各相開關(guān)不動(dòng)作區(qū)域始終處于以該相最大電流為中心的60°區(qū)域。此時(shí)可以是開關(guān)管的通斷損耗達(dá)到最小。步驟s5、根據(jù)步驟s2、s4確定的t1、t2及r值，得到三相調(diào)制波tcma、tcmb、tcmc；當(dāng)時(shí)，將r的值帶入到式(2)及表2，表2時(shí)的三相調(diào)制波扇區(qū)序號(hào)iiiiiiivvvia相調(diào)制波tcmatcm1tcm2tcm3tcm3tcm2tcm1b相調(diào)制波tcmbtcm2tcm1tcm1tcm2tcm3tcm3c相調(diào)制波tcmctcm3tcm3tcm2tcm1tcm1tcm2即可得到時(shí)的三相調(diào)制波tcma、tcmb、tcmc。圖8為當(dāng)時(shí)三相電壓、三相電流在一個(gè)基波周期內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖中粗實(shí)線部分對(duì)應(yīng)著該相開關(guān)管保持常開或常關(guān)的區(qū)域。當(dāng)時(shí)，綜合電壓矢量所處的細(xì)分扇區(qū)滿足表1。將r的值代入到式(2)，計(jì)算得到的值代入到表3得到時(shí)的三相調(diào)制波。表3時(shí)的三相調(diào)制波步驟s6、將步驟s4得到的三相調(diào)制波tcma、tcmb、tcmc通過gpio(generalpurposeinputoutput，通用輸入/輸出)輸入到dsp中，由dsp內(nèi)部低層完成調(diào)制波與三角載波的比較，得到不連續(xù)調(diào)制下的6路pwm波。本發(fā)明實(shí)施例中需要根據(jù)角以30°為界來判斷不連續(xù)調(diào)制的實(shí)現(xiàn)方法，下面結(jié)合圖8、圖9進(jìn)行說明這樣劃分的原因。以a相為例，可以看到在一個(gè)360°的基波周期內(nèi)，a相橋臂開關(guān)不連續(xù)動(dòng)作的區(qū)域?yàn)?20°，稱對(duì)應(yīng)的該相電壓、電流被嵌位，如圖中粗黑線所示。從圖中還可以看到，a相電壓被嵌位區(qū)正半周位于第i、vi扇區(qū)，負(fù)半軸位于iii、iv扇區(qū)，也即是說a相橋臂開關(guān)不連續(xù)動(dòng)作區(qū)不可能出現(xiàn)在第ii、v扇區(qū)。如圖8，時(shí)，若滿足開關(guān)不連續(xù)動(dòng)作區(qū)對(duì)應(yīng)電流最大位置附近的60度區(qū)間，則意味著對(duì)應(yīng)的電壓電流在第ii扇區(qū)會(huì)有一定區(qū)域被嵌位，而這種現(xiàn)象是不可能出現(xiàn)的，因此當(dāng)時(shí)，使第i扇區(qū)整個(gè)60°區(qū)域內(nèi)，使電壓電流被嵌位，才能使開關(guān)不連續(xù)動(dòng)作區(qū)最大限度地對(duì)應(yīng)電流最大位置附近。如圖9，時(shí)，則可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)不連續(xù)動(dòng)作區(qū)域?qū)?yīng)電流最大位置附件的60°區(qū)間。因此本實(shí)施例中的不連續(xù)調(diào)制方法需要根據(jù)是否大于30°來進(jìn)行研究。本發(fā)明實(shí)施例中硬件平臺(tái)的被控對(duì)象為發(fā)電機(jī)，也可以替換成電動(dòng)機(jī)。相應(yīng)的功率因數(shù)角的范圍根據(jù)負(fù)載的不同會(huì)擴(kuò)大到[-90°，90°]，零矢量分配因子r則需要按照(-30°，30°)、[30°，90°]三種情況確定，以滿足開關(guān)不動(dòng)作區(qū)對(duì)應(yīng)電流最大位置附近，實(shí)現(xiàn)最大限度地減小開關(guān)管通斷損耗。具體地，當(dāng)負(fù)載為容性負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)角本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方法仍能滿足，不同的是當(dāng)時(shí)，有i、iii、v扇區(qū)使r＝1，在第ii、iv、vi扇區(qū)使r＝0；當(dāng)0°]時(shí)，細(xì)分扇區(qū)、r之仍滿足表2、表3。本發(fā)明有益效果包括：本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)svpwm調(diào)制不能有效減小開關(guān)損耗的問題，提出了一種異步電機(jī)發(fā)電模式下的不連續(xù)調(diào)制方法，使三相橋的每一相開關(guān)管有120°區(qū)間不動(dòng)作，且當(dāng)開關(guān)管不動(dòng)作時(shí)流過的電流處于最大值附近，最大限度地減小開關(guān)管的通斷損耗，這種調(diào)制方式可以使開關(guān)管的通斷損耗降低1/3左右。又由于開關(guān)管的通斷損耗占總損耗的主要部分，而開關(guān)管損耗又是影響控制系統(tǒng)進(jìn)一步提高控制頻率的主要原因，因此使用這種不連續(xù)調(diào)制方式，可以在提高系統(tǒng)效率的同時(shí)，進(jìn)一步提高控制頻率，改善控制效果。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法的全部或部分流程，可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。其中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體等。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12