本發(fā)明涉及一種雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法及裝置，屬于電機(jī)驅(qū)動噪聲抑制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、針對電動汽車、全電飛機(jī)、全電艦船這類以儲能作為主要能源的電氣系統(tǒng)，存在寬功率輸出范圍內(nèi)高效運(yùn)行的需求。為確保充分利用儲能系統(tǒng)能源，該類驅(qū)動系統(tǒng)一般為低壓大功率輸出場合。雙三相電機(jī)與傳統(tǒng)三相電機(jī)相比存在著反電動勢低、單相電流小、輸出功率大、運(yùn)行效率高等優(yōu)勢，在低壓大功率高效運(yùn)行的驅(qū)動領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用價值。

2、電磁轉(zhuǎn)矩噪聲頻譜的特性與系統(tǒng)開關(guān)頻率、調(diào)制方式、拓?fù)涞纫蛩刂苯酉嚓P(guān)，如何抑制噪聲，使得在電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)在較寬頻帶中滿足低噪指標(biāo)要求也是電驅(qū)系統(tǒng)面臨的主要問題。噪聲抑制的核心是提高開關(guān)頻率，但較高的開關(guān)頻率會使得開關(guān)管的開關(guān)損耗增加，系統(tǒng)效率下降，因此驅(qū)動器開關(guān)頻率的上限會受到系統(tǒng)效率要求的限制。多電平相較于傳統(tǒng)兩電平電路有電壓應(yīng)力低、開關(guān)損耗低、諧波含量低、電磁干擾小、器件控制維度增高等特點(diǎn)，適合應(yīng)用在對轉(zhuǎn)矩脈動與噪聲抑制有敏感要求的場合。等效開關(guān)頻率相同，電平數(shù)越多實(shí)際開關(guān)頻率越低，其效率一般來說也會越高，因此多電平電路是高效率、低振動電機(jī)驅(qū)動的一種有效解決方案。級聯(lián)h橋型變換器(cascaded?h-bridge，chb)一般作為高壓大功率電力電子設(shè)備，主要被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的靜止無功發(fā)生器、有源電力濾波器等具備諧波抑制與無功補(bǔ)償需求的電力應(yīng)用場合中。同時chb因其具備高壓大功率輸出特性也在高壓大功率傳動系統(tǒng)中有所應(yīng)用。chb很少應(yīng)用在低壓電機(jī)驅(qū)動，尤其是低壓雙三相永磁同步電機(jī)的驅(qū)動。

3、目前，chb驅(qū)動器等效開關(guān)頻率的提高主要是通過增加級聯(lián)數(shù)或提高開關(guān)管開關(guān)頻率。前者需增加電路，不利于系統(tǒng)高功率密度集成，后者會帶來額外的元器件損耗，無法保證系統(tǒng)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對如何抑制雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等效奇次開關(guān)諧波的問題，本發(fā)明提供一種雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法及裝置。

2、本發(fā)明的一種雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法，采用六相chb驅(qū)動電路驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)，六相chb驅(qū)動電路分別驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)的一相繞組；每相chb驅(qū)動電路由n個單體級聯(lián)而成，每個單體為由獨(dú)立母線電源供電的全橋電路；本發(fā)明的調(diào)制方法包括：

3、s1、生成chb驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)的六相電壓調(diào)制波，將chb驅(qū)動電路每個單體中兩個半橋的調(diào)制波互錯180°，得到六相每組半橋的給定調(diào)制波電壓；

4、s2、根據(jù)chb的級聯(lián)數(shù)與雙三相永磁同步電機(jī)的相帶角得到移相角：

5、

6、式中，θc2為移相角；ζ為雙三相永磁同步電機(jī)的相帶角；

7、s3、將兩組三相繞組的每個載波單體按照π/n依次展開，并將第二組三相繞組的載波組相位整體滯后θc2，進(jìn)而生成兩組三相繞組的載波組；

8、s4、根據(jù)六相每組半橋的給定調(diào)制波電壓，與生成的兩組三相繞組的載波組進(jìn)行三相解耦調(diào)制。

9、作為優(yōu)選，s1包括：

10、雙三相永磁同步電機(jī)的控制回路按照雙dq矢量控制，將控制回路生成的指令電壓在三相中性點(diǎn)兩兩獨(dú)立，零序分量為0的基礎(chǔ)上，運(yùn)用坐標(biāo)變換矩陣的逆變換，生成六相電壓調(diào)制波；

11、按照單極性調(diào)制原則將chb驅(qū)動電路每個單體中兩個半橋的調(diào)制波互錯180°，生成六相每組半橋的給定調(diào)制波電壓。

12、本發(fā)明還提供一種雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制裝置，包括六相chb驅(qū)動電路和調(diào)制模塊，六相chb驅(qū)動電路分別驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)的一相繞組；每相chb驅(qū)動電路由n個單體級聯(lián)而成，每個單體為由獨(dú)立母線電源供電的全橋電路；

13、調(diào)制模塊，用于利用六相chb驅(qū)動電路對雙三相永磁同步電機(jī)進(jìn)行單極性載波移相調(diào)制，所述單極性載波移相調(diào)制將每個單體中的全橋電路分解成兩個半橋，兩個半橋調(diào)制波互錯180度，每個載波單體按照π/n依次展開進(jìn)行調(diào)制。

14、作為優(yōu)選，調(diào)制模塊還用于在每個載波單體按照π/n依次展開的基礎(chǔ)上，將第二組三相繞組的載波組相位整體滯后θc2；

15、

16、式中，θc2為移相角；ζ為雙三相永磁同步電機(jī)的相帶角。

17、本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明無需對系統(tǒng)進(jìn)行硬件改動，保留了驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明將chb用于雙三相永磁同步電機(jī)的驅(qū)動，在實(shí)際的開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)了2n倍的等效開關(guān)頻率倍頻；本發(fā)明將chb輸出電壓與雙三相永磁同步電機(jī)徑向電磁力抑制特性相結(jié)合給出了chb驅(qū)動的雙三相永磁同步電機(jī)特有載波諧波抑制調(diào)制方法，在原本2n倍的等效開關(guān)頻率基礎(chǔ)上抑制了電磁轉(zhuǎn)矩奇次開關(guān)諧波，進(jìn)而使得系統(tǒng)振動相關(guān)的等效開關(guān)頻率進(jìn)一步倍頻。

技術(shù)特征：

1.雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法，其特征在于，采用六相chb驅(qū)動電路驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)，六相chb驅(qū)動電路分別驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)的一相繞組；每相chb驅(qū)動電路由n個單體級聯(lián)而成，每個單體為由獨(dú)立母線電源供電的全橋電路；所述調(diào)制方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法，其特征在于，所述s1包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法，其特征在于，雙三相永磁同步電機(jī)的相帶角為30°，s1中的坐標(biāo)變換矩陣為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法，其特征在于，雙三相永磁同步電機(jī)的相帶角為60°，s1中的坐標(biāo)變換矩陣為：

5.一種計算機(jī)可讀的存儲設(shè)備，所述存儲設(shè)備存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一所述雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法的步驟。

6.一種磁盤衛(wèi)星質(zhì)量矩姿態(tài)控制裝置，包括存儲設(shè)備、處理器以及存儲在所述存儲設(shè)備中并可在所述處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一所述雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法的步驟。

7.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，其特征在于，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一所述雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制方法的步驟。

8.雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制裝置，其特征在于，包括六相chb驅(qū)動電路和調(diào)制模塊，六相chb驅(qū)動電路分別驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)的一相繞組；每相chb驅(qū)動電路由n個單體級聯(lián)而成，每個單體為由獨(dú)立母線電源供電的全橋電路；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙三相永磁同步電機(jī)pwm調(diào)制裝置，其特征在于，所述調(diào)制模塊還用于，在每個載波單體按照π/n依次展開的基礎(chǔ)上，將第二組三相繞組的載波組相位整體滯后θc2；

技術(shù)總結(jié)
雙三相永磁同步電機(jī)PWM調(diào)制方法及裝置，解決了如何抑制雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等效奇次開關(guān)諧波的問題，屬于電機(jī)驅(qū)動噪聲抑制領(lǐng)域。本發(fā)明采用六相CHB驅(qū)動電路分別驅(qū)動雙三相永磁同步電機(jī)的一相繞組；每相CHB驅(qū)動電路由N個單體級聯(lián)而成，每個單體為由獨(dú)立母線電源供電的全橋電路；利用六相CHB驅(qū)動電路對雙三相永磁同步電機(jī)進(jìn)行單極性載波移相調(diào)制，單極性載波移相調(diào)制將每個單體中的全橋電路分解成兩個半橋，兩個半橋調(diào)制波互錯180度，每個載波單體按照π/N依次展開，并將第二組三相繞組的載波組相位整體滯后θ<subgt;c2</subgt;；ζ為雙三相永磁同步電機(jī)的相帶角。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩意義上的4N倍等效開關(guān)頻率倍頻。

技術(shù)研發(fā)人員：李浩昱,邢延林,馬珂,陳佳楠,王鑫源
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10