一種用于三相SRM模塊化功率變換器的雙極性勵(lì)磁控制策略制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于三相SRM模塊化功率變換器的雙極性勵(lì)磁控制策略。模塊化功率變換器由一個(gè)Dual?IGBT模塊和一個(gè)Six-pack?IGBT模塊組成，SRM繞組星形連接，且引出中線。本發(fā)明專利技術(shù)所述控制策略通過同時(shí)開通Six-pack?IGBT模塊中一個(gè)橋臂的上(下)管和Dual?IGBT模塊中橋臂的下(上)管，實(shí)現(xiàn)SRM的單相導(dǎo)通；通過同時(shí)開通Six-pack?IGBT模塊中一個(gè)橋臂的上(下)管以及另一個(gè)橋臂的下(上)管，實(shí)現(xiàn)SRM的兩相重疊導(dǎo)通。本發(fā)明專利技術(shù)所述控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)SRM單相導(dǎo)通與兩相重疊導(dǎo)通，增大了導(dǎo)通角，有利于提高SRM平均輸出轉(zhuǎn)矩，減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，另外所述控制策略中Six-pack?IGBT模塊開關(guān)管的平均開關(guān)頻率是相電流頻率的一半，有利于縮短Six-pack?IGBT模塊開關(guān)管的工作時(shí)間，延長開關(guān)管的工作壽命。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種用于三相SRM模塊化功率變換器的雙極性勵(lì)磁控制策略，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
SRM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)本體、控制器、功率變換器和檢測器四個(gè)部分。功率變換器負(fù)責(zé)為電能傳輸提供通路，實(shí)現(xiàn)向SRM供電、將電能回饋給電源或向用電負(fù)載供電等功能。SRM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除電機(jī)本體之外，其體積、重量和成本主要取決于功率變換器。傳統(tǒng)SRM功率變換器拓?fù)渲饕胁粚ΨQ半橋型、公共開關(guān)型、電容裂相型、電容轉(zhuǎn)儲(chǔ)型等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)交流電機(jī)功率變換器有很大差別，不能直接使用已經(jīng)成熟的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器模塊，通常采用分立開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度、體積和重量，降低了可靠性，提高了成本。上世紀(jì)八十年代以來，電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為功率器件的更新?lián)Q代奠定了基礎(chǔ)。特別是高集成度、低成本功率開關(guān)模塊的出現(xiàn)，對功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。近年來，出現(xiàn)了一些模塊化SRM功率變換器，但絕大部分存在器件選型范圍較窄或利用率不高的缺陷。文獻(xiàn)“Cost-optimizedswitchedreluctancemotordrivewithbipolarcurrents”基于一個(gè)Six-packIGBT模塊和一個(gè)DualIGBT模塊提出了一種適用于三相SRM繞組星形連接且中線引出的功率變換器拓?fù)洌岣吡讼到y(tǒng)集成度，拓寬了器件選型范圍，同時(shí)器件也有較高的利用率，但所用控制策略無法完成兩相同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致電機(jī)平均輸出轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。r>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述模塊化功率變換器控制方法的缺陷，本專利技術(shù)提出了一種新的控制策略，在不改變功率變換器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)兩相同時(shí)導(dǎo)通，提高了電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩，降低了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。且Six-packIGBT模塊中開關(guān)管平均開關(guān)頻率為不對稱半橋功率變換器中開關(guān)管平均開關(guān)頻率的一半，縮短了導(dǎo)通時(shí)間，延長了工作壽命。定義三相開關(guān)磁阻電機(jī)A、B和C相繞組的開通、關(guān)斷角分別為θonA、θoffA、θonB、θoffB、θonC、θoffC，轉(zhuǎn)子位置角為θ，SRM轉(zhuǎn)子極數(shù)為Nr，開關(guān)磁阻電機(jī)各相導(dǎo)通角存在重疊，則各相勵(lì)磁順序?yàn)锽A→A→AC→C→CB→B→BA。技術(shù)方案如下：當(dāng)θonA≤θ<θoffB時(shí)，A相導(dǎo)通，B相未關(guān)斷，A相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與B相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)A、B兩相串聯(lián)勵(lì)磁；當(dāng)θoffB≤θ<θonC時(shí)，B相關(guān)斷，A相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組另一端所連接DualIGBT模塊橋臂下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)A相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，B相退磁直至關(guān)斷；當(dāng)θonC≤θ<θoffA時(shí)，C相導(dǎo)通，A相未關(guān)斷，A相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂上(下)管與C相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)A、C兩相串聯(lián)勵(lì)磁；當(dāng)θoffA≤θ<θonB時(shí)，A相關(guān)斷，C相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組另一端所連接DualIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)C相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，A相退磁直至關(guān)斷；當(dāng)θonB≤θ<θoffC時(shí)，B相導(dǎo)通，C相未關(guān)斷，C相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與B相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)C、B兩相串聯(lián)勵(lì)磁；當(dāng)θoffC≤θ<θonA時(shí)，C相關(guān)斷，B相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組另一端所連接DualIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)B相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，C相退磁直至關(guān)斷；本專利技術(shù)所述控制策略包括電機(jī)繞組勵(lì)磁、零壓續(xù)流和退磁三種工作模式，當(dāng)SRM各相導(dǎo)通角存在重疊時(shí)，這三種模式又可分為電機(jī)繞組單相勵(lì)磁、兩相串聯(lián)勵(lì)磁、單相零壓續(xù)流、兩相串聯(lián)零壓續(xù)流、單相退磁、兩相串聯(lián)退磁，共6種工作模式。基于這些模式，可以方便的實(shí)現(xiàn)SRM的電流斬波控制和電壓PWM控制。本專利技術(shù)的有益效果：①克服了所用SRM模塊化功率變換器無法兩相重疊導(dǎo)通的缺陷，增大了導(dǎo)通角，提高了電機(jī)平均輸出轉(zhuǎn)矩，降低了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；②降低了Six-packIGBT模塊開關(guān)管的平均開關(guān)頻率，延長了該模塊的工作壽命。附圖說明圖1為A、B兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁工作模式圖。圖2為A相繞組單獨(dú)勵(lì)磁工作模式圖。圖3為A、C兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁工作模式圖。圖4為C相繞組單獨(dú)勵(lì)磁工作模式圖。圖5為C、B兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁工作模式圖。圖6為B相繞組單獨(dú)勵(lì)磁工作模式圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)例所用電機(jī)為一個(gè)1kW三相12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)。開通角θon＝0°，關(guān)斷角θoff＝18°。以90°為一個(gè)電周期，各相勵(lì)磁順序?yàn)锽A→A→AC→C→CB→B→BA→A→AC→C→CB→B→BA。定義各相電流流入N點(diǎn)為正方向。當(dāng)0°≤θ<3°時(shí)，A相導(dǎo)通，B相未關(guān)斷，T1、T6同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)A、B兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁，A相電流為正，B相電流為負(fù)，如圖1實(shí)線所示；當(dāng)3°≤θ<15°時(shí)，B相關(guān)斷，T1、T8同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)A相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，B相繞組退磁，A相電流為正，如圖2實(shí)線所示；當(dāng)15°≤θ<18°時(shí)，C相導(dǎo)通，A相未關(guān)斷，T1、T4同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)A、C兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁，A相電流為正，C相電流為負(fù)，如圖3實(shí)線所示；當(dāng)18°≤θ<30°時(shí)，A相關(guān)斷，T7、T4同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)C相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，A相繞組退磁，C相電流為負(fù)，如圖4實(shí)線所示；當(dāng)30°≤θ<33°時(shí)，B相導(dǎo)通，C相未關(guān)斷，T5、T4同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)C、B兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁，B相電流為正，C相電流為負(fù)，如圖5實(shí)線所示；當(dāng)33°≤θ<45°時(shí)，C相關(guān)斷，T5、T8同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)B相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，C相繞組退磁，B相電流為正，如圖6實(shí)線所示；當(dāng)45°≤θ<48°時(shí)，A相導(dǎo)通，B相未關(guān)斷，T5、T2同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)A、B兩相繞組串聯(lián)勵(lì)磁，A相電流為負(fù)，B相電流為正，如圖1虛線所示；當(dāng)48°≤θ<60°時(shí)，B相關(guān)斷，T7、T2同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)A相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，B相繞組退磁，A相電流為負(fù)，如圖2虛線所示；當(dāng)60°≤θ<63°時(shí)，C相導(dǎo)通，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于三相SRM模塊化功率變換器的雙極性勵(lì)磁控制策略，其特征在于：通過同時(shí)開通Six?pack?IGBT模塊中一個(gè)橋臂的上(下)管和Dual?IGBT模塊中橋臂的下(上)管，實(shí)現(xiàn)SRM的單相導(dǎo)通；通過同時(shí)開通Six?pack?IGBT模塊中一個(gè)橋臂的上(下)管以及另一個(gè)橋臂的下(上)管，實(shí)現(xiàn)SRM的兩相重疊導(dǎo)通；定義開關(guān)磁阻電機(jī)A、B、C三相繞組的開通、關(guān)斷角分別為θonA、θoffA、θonB、θoffB、θonC、θoffC，轉(zhuǎn)子位置角為θ，各相導(dǎo)通角存在重疊，且勵(lì)磁順序?yàn)锽A→A→AC→C→CB→B→BA；本專利技術(shù)公布的控制策略實(shí)現(xiàn)過程如下：當(dāng)θonA≤θ<θoffB時(shí)，A相導(dǎo)通，B相未關(guān)斷，A相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的上(下)管與B相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)A、B兩相串聯(lián)勵(lì)磁；當(dāng)θoffB≤θ<θonC時(shí)，B相關(guān)斷，A相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組另一端所連接Dual?IGBT模塊橋臂下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)A相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，B相退磁直至關(guān)斷；當(dāng)θonC≤θ<θoffA時(shí)，C相導(dǎo)通，A相未關(guān)斷，A相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂上(下)管與C相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)A、C兩相串聯(lián)勵(lì)磁；當(dāng)θoffA≤θ<θonB時(shí)，A相關(guān)斷，C相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組另一端所連接Dual?IGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)C相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，A相退磁直至關(guān)斷；當(dāng)θonB≤θ<θoffC時(shí)，B相導(dǎo)通，C相未關(guān)斷，C相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的上(下)管與B相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)C、B兩相串聯(lián)勵(lì)磁；當(dāng)θoffC≤θ<θonA時(shí)，C相關(guān)斷，B相繞組所連接Six?pack?IGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組另一端所連接Dual?IGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此時(shí)B相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，C相退磁直至關(guān)斷。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于三相SRM模塊化功率變換器的雙極性勵(lì)磁控制策略，其特征在于：通過同時(shí)
開通Six-packIGBT模塊中一個(gè)橋臂的上(下)管和DualIGBT模塊中橋臂的下(上)管，實(shí)現(xiàn)
SRM的單相導(dǎo)通；通過同時(shí)開通Six-packIGBT模塊中一個(gè)橋臂的上(下)管以及另一個(gè)橋臂
的下(上)管，實(shí)現(xiàn)SRM的兩相重疊導(dǎo)通；定義開關(guān)磁阻電機(jī)A、B、C三相繞組的開通、關(guān)斷角分
別為θonA、θoffA、θonB、θoffB、θonC、θoffC，轉(zhuǎn)子位置角為θ，各相導(dǎo)通角存在重疊，且勵(lì)磁順序?yàn)锽A
→A→AC→C→CB→B→BA；本發(fā)明公布的控制策略實(shí)現(xiàn)過程如下：
當(dāng)θonA≤θ<θoffB時(shí)，A相導(dǎo)通，B相未關(guān)斷，A相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上
(下)管與B相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端
組成完整回路，此時(shí)A、B兩相串聯(lián)勵(lì)磁；
當(dāng)θoffB≤θ<θonC時(shí)，B相關(guān)斷，A相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組
另一端所連接DualIGBT模塊橋臂下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成完整回路，此
時(shí)A相繞組單獨(dú)勵(lì)磁，B相退磁直至關(guān)斷；
當(dāng)θonC≤θ<θoffA時(shí)，C相導(dǎo)通，A相未關(guān)斷，A相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂上(下)
管與C相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的下(上)管同時(shí)導(dǎo)通，并與電源正、負(fù)端組成
完整回路，此時(shí)A、C兩相串聯(lián)勵(lì)磁；
當(dāng)θoffA≤θ<θonB時(shí)，A相關(guān)斷，C相繞組所連接Six-packIGBT模塊橋臂的上(下)管與繞組
另一端所連接Du...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋受俊，夏澤坤，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61