【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力電子變換裝置，具體的說是一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機及控制方法。
技術介紹
1、在風力發電、光伏發電和電動汽車等新能源領域，開繞組電機驅動系統憑借多電平輸出特性、直流電壓利用率高和矢量冗余等優勢應用廣泛。目前用于驅動開繞組電機的拓撲結構，多采用雙三電平逆變器。然而功率變換器設計發展趨勢之一是減少開關器件，優化拓撲，從而降低成本和減小尺寸。因此，為進一步優化逆變器結構，本專利技術通過開關器件復用方式實現逆變器上、下端口的雙三電平輸出，同時為解決傳統雙三電平逆變器接線方式無法驅動開繞組電機的問題，提出一種開繞組電機單相繞組上、下端口間的互差120°運行方式，并基于該特殊運行方式導致的部分電壓空間矢量缺失問題，給出了含調制度范圍限制的pwm調制策略，迄今未見與本專利技術有關的開關復用型雙端口逆變器驅動開繞組電機的文獻報道和實際應用。
技術實現思路
1、專利技術目的，本專利技術提出一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機及其控制方法，簡化傳統雙三電平逆變器的拓撲結構，并提出開繞組電機單相繞組上、下端口間的互差120°運行方式，滿足開繞組電機運行時所需相位差，基于所提系統存在電壓空間矢量缺失的問題，給出了含調制度范圍限制的pwm調制策略，用于確定開繞組電機穩定運行區域。
2、技術方案，為了解決上述技術問題，達到上述專利技術目的，本專利技術提出一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機，所述開繞組電機拓撲包括直流側接入的電容c1和c2、開關模塊sa
3、每一個開關模塊由一個反并聯二極管和一個絕緣柵雙極晶體管組成；每個開關模塊二極管的陽極與絕緣柵雙極晶體管的發射極相連，將二級管的陽極和絕緣柵雙極晶體管的發射極相連接的點定義為開關模塊的發射極；二極管的陰極與絕緣雙極晶體管的集電極相連，將二級管的陰極和絕緣柵雙極晶體管的集電極相連接的點定義為開關模塊的集電極；
4、所述電容c1的正極與直流側正極點p相接，電容c1的負極與電容c2的正極相接，c2的負極與直流側負極點n相接，定義電容c1的負極與電容c2的正極相接的點為直流中性點o；中性點o的電位為0，正極點p與負極點n之間的電壓差為udc，正極點p與直流中性點o之間的電壓差為udc/2，極點n與直流中性點o之間的電壓差為-udc/2；
5、所述開關模塊sa1、開關模塊sb1和開關模塊sc1的集電極與直流母線正極點p相連接；開關模塊sa1的發射極與開關模塊sa2的集電極相連接，開關模塊sb1的發射極與開關模塊sb2的集電極相連接，開關模塊sc1的發射極與開關模塊sc2的集電極相連接；
6、開關模塊sa2的發射極分別與開關模塊sa4的集電極、開關模塊sa5的集電極相連接，開關模塊sb2的發射極分別與開關模塊sb4的集電極、開關模塊sb5的集電極相連接，開關模塊sc2的發射極分別與開關模塊sc4的集電極、開關模塊sc5的集電極相連接；
7、開關模塊sa4的發射極與開關模塊sa3的集電極相連接，開關模塊sb4的發射極與開關模塊sb3的集電極相連接，開關模塊sc4的發射極與開關模塊sc3的集電極相連接；開關模塊sa5、開關模塊sb5和開關模塊sc5的集電極與負極點n相連接；開關模塊sa3、開關模塊sb3和開關模塊sc3的發射極與中性點o相連接；
8、開繞組電機的a端口分別與開關模塊sa1的發射極、開關模塊sa2的集電極相連接，開繞組電機的b端口分別與開關模塊sb1的發射極、開關模塊sb2的集電極相連接，開繞組電機的c端口分別與開關模塊sc1的發射極、開關模塊sc2的集電極連接；開繞組電機的x端口分別與開關模塊sa2的發射極、開關模塊sa4的發射極和開關模塊sa5的集電極連接；開繞組電機的y端口分別與開關模塊sb2的發射極、開關模塊sb4的發射極和開關模塊sb5的集電極連接，開繞組電機的z端口分別與開關模塊sc2的發射極、開關模塊sc4的發射極和開關模塊sc5的集電極連接；形成開繞組電機單相繞組a端口與y端口，b端口和z端口、c端口和x端口之間互差120°的運行方式。
9、此外，本專利技術還提出根據所述一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機的控制方法，該方法包括如下步驟：
10、第一步、設置開關復用型雙端口逆變器直流側輸入電壓為udc，給定開關模塊sa1、sa2、sa3、sa4、sa5導通信號為[0,1,0,1,1]，開關模塊sb1、sb2、sb3、sb4、sb5導通信號為[0,1,0,1,1]，開關模塊sc1、sc2、sc3、sc4、sc5導通信號為[0,1,0,1,1]，0為關斷，1為導通，測得a端口和中性點之間電壓ua為-udc/2，x端口和中性點之間電壓ux為-udc/2，b端口和中性點之間電壓ub為-udc/2，y端口和中性點之間電壓uy為-udc/2，c端口和中性點之間電壓uc為-udc/2，z端口和中性點之間電壓uz為-udc/2；
11、第二步、利用電壓空間矢量互差120°解耦的思想，計算得到開繞組電機a、b、c端口與中性點之間電壓所對應的電壓空間表達式v1，即上輸出端口的電壓空間矢量表達式v1，根據上輸出端口的電壓空間矢量表達式v1和直流側電壓udc計算上輸出端口電壓空間矢量的調制度為m1，同時計算得到開繞組電機x、y、z端口與中性點之間電壓所對應的電壓空間表達式v2，即下輸出端口的電壓空間矢量表達式v2，根據下輸出端口的電壓空間矢量表達式v2和直流側電壓udc得到下輸出端口電壓空間矢量的調制度為m2；
12、第三步、根據上輸出端口的電壓空間矢量表達式v1和下輸出端口的電壓空間矢量表達式v2得到開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量v的表達式，并根據開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量v和直流側電壓udc計算得到開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量的調制度m；
13、第四步、根據所述開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量v＝v1-v2得到開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量的調制度m與解耦后的上輸出端口電壓空間矢量的調制度m1和下輸出端口電壓空間矢量的調制度m2的關系；根據上輸出端口電壓空間矢量的調制度m1和下輸出端口電壓空間矢量的調制度m2分析開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量的調制度m的調制區域，對應的開繞組異步電機運行不同劃分區域，給出開繞組電機運行時調制度范圍。
14、進一步的，步驟二中，上輸出端口的電壓空間矢量表達式v1如下：
15、
16、下輸出端口的電壓空間矢量表達式v2如下：
17、
18、采用互差120°的接線方案，v2表達式中相位角超前120，開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量v＝v1-v2，則計算得到的開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量v為：
19、
20、進一步的，步驟二中，根據上輸出端口的電壓本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機，其特征在于，所述開繞組電機拓撲包括直流側接入的電容C1和C2、開關模塊Sa1～Sa5、開關模塊Sb1～Sb5、開關模塊Sc1～Sc5；所述開關模塊Sa1～Sa5、Sb1～Sb5、Sc1～Sc5結構均相同，開繞組電機；
2.根據權利要求1所述的一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機的控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟二中，上輸出端口的電壓空間矢量表達式V1如下：
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟二中，根據上輸出端口的電壓空間矢量表達式V1和直流側電壓Udc計算上輸出端口電壓空間矢量的調制度為m1，下輸出端口的電壓空間矢量表達式V2和直流側電壓Udc得到下輸出端口電壓空間矢量的調制度為m2，上輸出端口電壓空間矢量的調制度m1和下輸出端口電壓空間矢量的調制度m2的計算方法如下：
5.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟三中，根據開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量V和直流側電壓Udc計算開關復用型雙端口逆變
6.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟四中，根據所述開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量V＝V1-V2，將等式兩邊同時平方，計算得到開關復用型雙端口逆變器電壓空間矢量的調制度m因滿足的調制范圍為與解耦后的上輸出端口電壓空間矢量的調制度m1和下輸出端口電壓空間矢量的調制度m2的關系如下：
...【技術特征摘要】
1.一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機，其特征在于，所述開繞組電機拓撲包括直流側接入的電容c1和c2、開關模塊sa1～sa5、開關模塊sb1～sb5、開關模塊sc1～sc5；所述開關模塊sa1～sa5、sb1～sb5、sc1～sc5結構均相同，開繞組電機；
2.根據權利要求1所述的一種開關復用型逆變器交錯輸出驅動開繞組電機的控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟二中，上輸出端口的電壓空間矢量表達式v1如下：
4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟二中，根據上輸出端口的電壓空間矢量表達式v1和直流側電壓udc計算上輸出端口電壓空間矢量的調制度為m1，下輸出端口的電壓空間矢量表達式v...
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