开绕组电机及其控制方法与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种开绕组电机及其控制方法。


背景技术：

2.采用双逆变器驱动的开绕组电机相较于采用不具有升压功能的单逆变器驱动的y型电机而言，在电机的输入端可获得1.5～1.6倍的高压，从而能够扩大电机的转速范围，因而在一些应用场景得到广泛应用。
3.针对共母线开绕组电机(即开绕组电机的双逆变器连接至同一直流母线)，通常采用电压矢量控制方式对其进行控制，但是在输出零轴电压时，会产生三相电流向同一方向流动的零轴电流。相关技术中，通过将产生逆相的零轴电流对应的电压矢量插入至转矩生成向量之间，以达到抑制零轴电流的目的，但是这样会影响电机转矩生成和电机工作效率。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种开绕组电机的控制方法，不仅能够有效抑制零轴电流，而且可以提高电机具有较高的工作效率。
5.本发明的第二个目的在于提出一种开绕组电机。
6.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种开绕组电机的控制方法，开绕组电机包括三相绕组，三相绕组的两端分别连接第一逆变器和第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器共用直流母线，方法包括：获取电机的零轴电压指令值，并获取电机的参考电压矢量所处的扇区；根据扇区获取电机的基本电压矢量，并获取基本电压矢量的作用时间，其中，基本电压矢量为产生电机电压且不产生零轴电压的电压矢量；根据扇区、零轴电压指令值和基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量间选择插入辅助电压矢量，其中，零电压矢量为不产生电机相间干扰电压且不产生零轴电压的电压矢量，辅助电压矢量为产生电机相间干扰电压且产生零轴电压的电压矢量；根据基本电压矢量、零电压矢量和辅助电压矢量，获取第一逆变器和第二逆变器的占空比，并根据占空比对电机进行控制。
7.根据本发明实施例的开绕组电机的控制方法，根据扇区、零轴电压指令值和基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量间选择插入辅助电压矢量，其中，基本电压矢量为产生电机电压且不产生零轴电压的电压矢量，零电压矢量为不产生电机相间干扰电压且不产生零轴电压的电压矢量，辅助电压矢量为产生电机相间干扰电压且产生零轴电压的电压矢量，从而不仅能够有效抑制零轴电流，而且可以提高电机具有较高的工作效率。
8.根据本发明的一个实施例，以零电压矢量为中心点、基本电压矢量为顶点，将电机的参考电压矢量划分为6个扇区，其中，中心点包括两个零电压矢量，每个顶点包括两个基本电压矢量。
9.根据本发明的一个实施例，根据扇区、零轴电压指令值和基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量间选择插入辅助电压矢量，包括：当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值小于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，如果第一基本电压矢量的作用时间大于等于第二基本电压矢量的作用时间，则在第一零电压矢量和第一基本电压矢量间插入第一辅助电压矢量，并在第一基本电压矢量和第二基本电压矢量之间插入第二辅助电压矢量；如果第一基本电压矢量的作用时间小于第二基本电压矢量的作用时间，则在第一基本电压矢量和第二基本电压矢量之间插入第二辅助电压矢量，并在第二基本电压矢量和第二零电压矢量间插入第三辅助电压矢量。
10.根据本发明的一个实施例，根据扇区、零轴电压指令值和基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量间选择插入辅助电压矢量，还包括：当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值小于0时，在第一零电压矢量和第一基本电压矢量间插入第一辅助电压矢量，并在第一基本电压矢量和第二基本电压矢量之间插入第二辅助电压矢量，以及在第二基本电压矢量和第二零电压矢量间插入第三辅助电压矢量。
11.根据本发明的一个实施例，根据基本电压矢量、零电压矢量和辅助电压矢量，获取第一逆变器和第二逆变器的占空比，包括：根据基本电压矢量的作用时间获取零电压矢量的作用时间；获取零轴电压指令值的作用时间；根据基本电压矢量的作用时间、零电压矢量的作用时间和零轴电压指令值的作用时间，按照插入辅助电压矢量后的顺序获取第一逆变器和第二逆变器的占空比。
12.根据本发明的一个实施例，当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值小于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，根据基本电压矢量的作用时间、零电压矢量的作用时间和零轴电压指令值的作用时间，按照插入辅助电压矢量后的顺序获取第一逆变器和第二逆变器的占空比，包括：如果第一基本电压矢量的作用时间大于等于第二基本电压矢量的作用时间，则获取零电压矢量的作用时间与零轴电压指令值的作用时间之间的差值，得到第一辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第一占空比；获取第一占空比和第一辅助电压矢量的作用时间的和，得到第一基本电压矢量对应逆变器待开通相的第二占空比；获取第二占空比和第一基本电压矢量的作用时间的和，得到第二辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第三占空比；获取第三占空比和第二辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二基本电压矢量对应逆变器待开通相的第四占空比；获取第四占空比和第二基本电压矢量的作用时间的和，得到第二零电压矢量对应逆变器待开通相的第五占空比和第六占空比，第五占空比等于第六占空比。
13.根据本发明的一个实施例，当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值小于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，根据基本电压矢量的作用时间、零电压矢量的作用时间和零轴电压指令值的作用时间，按照插入辅助电压矢量后的顺序获取第一逆变器和第二逆变器的占空比，包括：如果第一基本电压矢量的作用时间小于第二基本电压矢量的作用时间，则获取零电压矢量的作用时间与零轴电压指令值的作用时间之间的差值，得到第一基本电压矢量对应逆变器待开通相的第七占空比和第八占空比，第七占空比等于第八占空比；获取第七占空比和第一基本电压矢量的作用时间的和，得到第二辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第九占空比；获取第九占空比和第二辅助电压矢
量的作用时间的和，得到第二基本电压矢量对应逆变器待开通相的第十占空比；获取第十占空比和第二基本电压矢量的作用时间的和，得到第三辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第十一占空比；获取第十一占空比和第三辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二零电压矢量对应逆变器待开通相的第十二占空比。
14.根据本发明的一个实施例，当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值小于0时，根据基本电压矢量的作用时间、零电压矢量的作用时间和零轴电压指令值的作用时间，按照插入辅助电压矢量后的顺序获取第一逆变器和第二逆变器的占空比，包括：获取零电压矢量的作用时间与零轴电压指令值的作用时间之间的差值，得到第一辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第十三占空比；获取第十三占空比和第一辅助电压矢量的作用时间的和，得到第一基本电压矢量对应逆变器待开通相的第十四占空比；获取第十四占空比和第一基本电压矢量的作用时间的和，得到第二辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第十五占空比；获取第十五占空比和第二辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二基本电压矢量对应逆变器待开通相的第十六占空比；获取第十六占空比和第二基本电压矢量的作用时间的和，得到第三辅助电压矢量对应逆变器待开通相的第十七占空比；获取第十七占空比和第三辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二零电压矢量对应逆变器待开通相的第十八占空比。
15.根据本发明的一个实施例，当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值小于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，第一辅助电压矢量、第二辅助电压矢量和第三辅助电压矢量的作用时间均为零轴电压指令值的作用时间的1/2；当扇区为第0、2、4扇区、且零轴电压指令值大于等于0时，或者，当扇区为第1、3、5扇区、且零轴电压指令值小于0时，第一辅助电压矢量、第二辅助电压矢量和第三辅助电压矢量的作用时间均为零轴电压指令值的作用时间的1/3。
16.根据本发明的一个实施例，获取电机的零轴电压指令值，包括：获取电机的d、q和零轴电流指令值、零轴电流反馈值和基波谐波电流频率；根据零轴电流指令值、零轴电流反馈值和基波谐波电流频率获取第一电压值，并根据d、q轴电流指令值获取第二电压值；根据第一电压值和第二电压值获取零轴电压指令值。
17.根据本发明的一个实施例，根据零轴电流指令值、零轴电流反馈值和基波谐波电流频率获取第一电压值，包括：获取零轴电流指令值与零轴电流反馈值之间的第一差值；将第一差值乘以第一比例增益得到第一值；将第一差值乘以第一共振增益得到第二值，并获取第二值与第一积分结果之间的第二差值，以及对第二差值进行积分处理得到第二积分结果，其中，第一积分结果根据基波谐波电流频率、上一时刻对应的第二积分结果相乘得到；将第二积分结果和第一值求和得到第一电压值。
18.根据本发明的一个实施例，根据下述公式计算第二电压值：
[0019]voff
＝-3ωa(l
q-ld)(i
dref
sin3θ-i
qref
cos3θ)
[0020]
其中，v
off
为第二电压值，3ω为基波谐波电流频率，lq为电机的q轴电感，ld为电机的d轴电感，i
dref
为d轴电流指令值，i
qref
为q轴电流指令值，θ为电机的转子位置，a为系数。
[0021]
根据本发明的一个实施例，确定电机的参考电压矢量所处的扇区，包括：获取电机的α、β轴电压指令值；根据α、β轴电压指令值确定参考电压矢量所处的扇区。
[0022]
根据本发明的一个实施例，根据α、β轴电压指令值确定参考电压矢量所处的扇区，
包括：根据α轴电压指令值获取第一极性判定系数，并根据α、β轴电压指令值获取第二极性判定系数和第三极性判定系数；根据第一极性判定系数、第二极性判定系数和第三极性判定系数与零之间的关系，确定参考电压矢量所处的扇区。
[0023]
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种开绕组电机，包括：三相绕组、第一逆变器、第二逆变器和控制装置，其中，三相绕组的两端分别连接第一逆变器和第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器共用直流母线；控制装置包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现前述方法的步骤。
[0024]
根据本发明实施例的开绕组电机，通过前述的控制方法，不仅能够有效抑制零轴电流，而且可以提高电机具有较高的工作效率。
[0025]
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0026]
图1为根据本发明一个实施例的开绕组电机的结构示意图；
[0027]
图2为根据本发明一个实施例的开绕组电机的控制方法的流程图；
[0028]
图3为根据本发明一个实施例的开绕组电机的控制图；
[0029]
图4为根据本发明一个实施例的未对零轴电流抑制时的三相电流和零轴电流波形图；
[0030]
图5为根据本发明一个实施例的零轴电压指令值的获取示意图；
[0031]
图6为根据本发明一个实施例的零轴电压产生的原理图；
[0032]
图7为传统的空间电压矢量图；
[0033]
图8为根据本发明一个实施例的开绕组电机的空间电压矢量图；
[0034]
图9为根据本发明一个实施例的开绕组电机的经区段划分后的空间电压矢量图；
[0035]
图10a-图15b为根据本发明一个实施例的开绕组电机的控制时序图；
[0036]
图16为根据本发明另一个实施例的开绕组电机的经区段划分后的空间电压矢量图；
[0037]
图17a-图22b为根据本发明另一个实施例的开绕组电机的控制时序图。
具体实施方式
[0038]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039]
采用双逆变器驱动的开绕组电机相较于采用不具有升压功能的单逆变器驱动的y型电机而言，在电机的输入端可获得1.5～1.6倍的高压，从而能够扩大电机的转速范围，同时，双逆变器具有硬件冗余特性，大大提高了系统的容错性和可靠性，因而双逆变器驱动的开绕组电机在一些应用场景得到广泛应用。
[0040]
针对共母线开绕组电机(即开绕组电机的双逆变器连接至同一直流母线)，通常采用电压矢量控制方式对其进行控制，但是在输出零轴电压时，会产生三相电流向同一方向流动的零轴电流。相关技术中，通过将产生逆相的零轴电流对应的电压矢量插入至转矩生
成向量之间，以达到抑制零轴电流的目的，但是这样会影响电机转矩生成和电机工作效率。
[0041]
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种开绕组电机及其控制方法，不仅能够有效抑制零轴电流，而且可以提高电机具有较高的工作效率。下面参考附图描述本发明实施例提出的开绕组电机及其控制方法。
[0042]
在本技术中，开绕组电机包括：三相绕组，三相绕组的一端连接有第一逆变器，另一端连接有第二逆变器，两个逆变器共用一直流母线，即共用同一直流电源。
[0043]
具体来说，参考图1所示，开绕组电机包括三相定子绕组(简称三相绕组)，分别记为u相绕组、v相绕组和w相绕组，三相绕组的两端均处于开放状态，即彼此不相连，从而形成6个绕组端子，分别记为ua、va、wa、ub、vb和wb。两个逆变器可以为由6个功率开关管构成的三相全桥逆变器，其中，第一逆变器的输入端和第二逆变器的输入端均与直流母线dc+、dc-相连，第一逆变器的三个输出端分别通过绕组端子ua、va、wa与开绕组电机的三相绕组对应相连，第二逆变器的三个输出端通过绕组端子ub、vb、wb与开绕组电机的三相绕组对应相连，直流母线dc+、dc-上的直流电压可由直流电源获得，也可由开关电源对交流电源转换获得。需要说明的是，本技术的开绕组电机可为三相永磁同步电机。
[0044]
图2为根据本发明一个实施例的开绕组电机的控制方法的流程示意图。参考图2所示，控制方法可包括以下步骤：
[0045]
在步骤s101中，获取电机的零轴电压指令值，并获取电机的参考电压矢量所处的扇区。
[0046]
在步骤s102中，根据扇区获取电机的基本电压矢量，并获取基本电压矢量的作用时间。
[0047]
在步骤s103中，根据扇区、零轴电压指令值和基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量间选择插入辅助电压矢量。
[0048]
在步骤s104中，根据基本电压矢量、零电压矢量和辅助电压矢量，获取第一逆变器和第二逆变器的占空比，并根据占空比对电机进行控制。
[0049]
需要说明的是，在本技术中，基本电压矢量为产生电机电压、且不产生零轴电压的电压矢量；零电压矢量为不产生电机相间干扰电压、且不产生零轴电压的电压矢量；辅助电压矢量为产生电机相间干扰电压、且产生零轴电压的电压矢量。
[0050]
具体地，可采用电压矢量控制方式对本技术的开绕组电机进行控制，在控制时，参考图3所示，可在开绕组电机的对应位置处设置位置传感器，通过设置的位置传感器来实时检测电机的位置信息，同时可通过设置在第一逆变器与电机之间的电流传感器(或者，设置在第二逆变器与电机之间的电流传感器)来实时检测电机的三相电流，分别记为u相电流iu、v相电流iv和w相电流iw，同时可通过设置在直流母线dc+、dc-处的电压传感器来实时检测直流母线dc+、dc-的电压，记为直流母线电压vdc。
[0051]
速度位置检测单元根据位置传感器检测到的位置信息获取电机的转速反馈值ω和转子位置θ，并将转速反馈值ω传递给速度控制单元以进行转速闭环控制，同时将转子位置θ传递给第一坐标变换单元和第二坐标变换单元以进行相应计算。当然，速度位置检测单元还可以根据电机的电压电流等获取电机的转速反馈值ω和转子位置θ，具体这里不做限制。
[0052]
速度控制单元根据转速指令值ω
ref
和转速反馈值ω进行转速闭环控制，以获得q
轴电流指令值i
qref
，例如，速度控制单元先计算转速指令值ω
ref
与转速反馈值ω之间的差值，而后对该差值进行比例积分调节得到q轴电流指令值i
qref
。
[0053]
第一坐标变换单元可根据电机的转子位置θ对电机的三相电流iu、iv和iw先进行clark坐标变换，再进行park坐标变换，以获得电机的q轴电流反馈值iq、d轴电流反馈值id以及零轴电流反馈值i0，具体实施时，可直接通过下述公式(1)计算获得：
[0054][0055]
d轴电流指令生成单元根据直流母线电压vdc和dq轴的电压幅值vdq生成电机的d轴电流指令值i
dref
，例如，d轴电流指令生成单元先计算直流母线电压vdc与dq轴的电压幅值vdq之间的差值，而后对该差值进行比例积分调节得到d轴电流指令值i
dref
。
[0056]
电流控制单元根据q轴电流指令值i
qref
、d轴电流指令值i
dref
、零轴电流指令值i
0ref
、q轴电流反馈值iq、d轴电流反馈值id以及零轴电流反馈值i0进行电流闭环控制，以获得q轴电压指令值vq、d轴电压指令值vd和零轴电压指令值v0，具体获取过程后续详细说明。
[0057]
第二坐标变换单元根据电机的转子位置θ对q轴电压指令值vq和d轴电压指令值vd进行park逆坐标变换(即进行park反向变换)，以获得α轴电压指令值v
α
和β轴电压指令值v
β
，具体可通过下述公式(2)计算获得：
[0058][0059]
需要说明的是，零轴电压指令值v0按照原样输出，即不进行坐标变换。
[0060]
空间矢量调制单元根据α轴电压指令值v
α
、β轴电压指令值v
β
和零轴电压指令值v0进行空间电压矢量计算，以生成第一逆变器的u相占空比du1、v相占空比dv1和w相占空比dw1，以及第二逆变器的u相占空比du2、v相占空比dv2和w相占空比dw2，具体生成过程后续会进行详细说明。
[0061]
pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号生成单元根据第一逆变器的各相占空比du1、dv1和dw1生成第一逆变器中各个开关管的控制信号u1+、u1-、v1+、v1-、w1+、w1-，同时根据第二逆变器的各相占空比du2、dv2和dw2生成第二逆变器中各个开关管的控制信号u2+、u2-、v2+、v2-、w2+、w2-，并将生成的控制信号输出至第一逆变器以及第二逆变器，以对两个逆变器中的各个开关管进行控制，从而实现对电机的转速控制。
[0062]
从图3可以看出，由两个逆变器共用同一直流母线，因此会产生三相电流向同一方向流动的零轴电流，该零轴电流可分为两类：一类是针对电机通电的相电流的基波频率，以3倍的频率成分流动的低频率电流(简称基波谐波电流，且该谐波电流的频率为电机基波频率的3倍)，另一类是与第一逆变器以及第二逆变器的开关同步流动的载波频率成分的电流(简称载波谐波电流)。进一步的，图4给出了在未对零轴电流进行抑制的情况下，电机的三相电流iu、iv和iw以及零轴电流i0的波形图，从图4可以看出，零轴电流i0以相电流的基波
频率的3倍成分脉动，并且该电流会同样流向三相绕组，导致各相绕组的电流iu、iv和iw发生严重畸变；同时，各相电流iu、iv和iw以及零轴电流i0具有以同步变化的纹波电流，该纹波电流即为载波频率成分的零轴电流。
[0063]
为了解决上述零轴电流的问题，本技术对这两种类型的零轴电流分别加以控制，以实现在全频带范围内零轴电流的有效控制。
[0064]
下面先对以基波频率的3倍成分流动的零轴电流的抑制进行说明。
[0065]
首先，公式(3)给出了电机的d轴电压、q轴电压、零轴电压与d轴电流、q轴电流、0轴电流的关系：
[0066][0067]
在该式中，ld为电机的d轴电感，lq为电机的q轴电感，lc为电机的零轴电感，r为定子电阻，为电机的转子磁链的基波分量，为电机的转子磁链的三次谐波分量。
[0068]
当d轴和q轴有电流流动时，受公式(3)中对角线项的影响，零轴电压会产生，进而导致零轴电流的产生。为了解决这一问题，图5给出了抑制该零轴电流的控制策略，具体来说，参考图5所示，电流控制单元主要分为两大部分：一部分用于实现d轴电流和q轴电流的控制，另一部分用于实现零轴电流的抑制。
[0069]
其中，在对d轴电流和q轴电流控制时，可先计算出d轴电流指令值i
dref
与d轴电流反馈值id之间的差值，而后对该差值进行比例积分调节，如按照公式(k
pd
*s+k
id
)/s进行调节，以获得电机的d轴电压指令值vd，其中k
pd
和k
id
均为调节系数，具体可根据实际情况设置；同时，可先计算出q轴电流指令值i
qref
与q轴电流反馈值iq之间的差值，而后对该差值进行比例积分调节，如按照公式(k
pd
*s+k
iq
)/s进行调节，以获得电机的q轴电压指令值vq，其中k
pd
和k
iq
均为调节系数，具体可根据实际情况设置。
[0070]
在对零轴电流抑制时，可通过下述方式获取零轴电压指令值v0：获取电机的d轴电流指令值i
dref
、q轴电流指令值i
qref
、零轴电流指令值i
0ref
、零轴电流反馈值i0和基波谐波电流频率(可以理解的是，基于前述可知本技术所要抑制的零轴电流包括3倍的基波频率的电流，因此这里的基波谐波电流频率为3ω)；根据零轴电流指令值i
0ref
、零轴电流反馈值i0和基波谐波电流频率3ω获取第一电压值vs，同时根据d轴电流指令值i
dref
和q轴电流指令值i
qref
获取第二电压值v
off
；最后，根据第一电压值vs和第二电压值v
off
获取零轴电压指令值v0。
[0071]
进一步的，根据零轴电流指令值i
0ref
、零轴电流反馈值i0、以及基波谐波电流频率(这里是3ω)，获取第一电压值vs，可包括：先获取零轴电流指令值i
0ref
与零轴电流反馈值i0之间的第一差值；而后，将第一差值乘以第一比例增益kp0得到第一值，同时，将第一差值乘以第一共振增益kr得到第二值，并获取第二值与第一积分结果之间的第二差值，以及对第二差值进行积分处理得到第二积分结果，其中，第一积分结果根据基波谐波电流频率3ω、上一时刻对应的第二积分结果相乘得到；最后，将第二积分结果和第一值求和得到第一电压值vs。
[0072]
进一步的，可根据下述公式(4)计算获得第二电压值v
off
：
[0073]voff
＝-3ωa(l
q-ld)(i
dref
sin3θ-i
qref
cos3θ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0074]
其中，a为系数，可根据实际情况设置。通过该公式可抑制d、q轴对零轴的干涉成分。
[0075]
在通过前述方式获得第一电压值vs、以及第二电压值v
off
后，可对两者求和得到电机的零轴电压指令值v0，通过该零轴电压指令值v0可实现对以基波频率的3倍成分流动的零轴电流的抑制。
[0076]
由此，通过对特定频率，这里是指电机相电流的基波频率的3倍进行跟踪，并对d轴和q轴对零轴的干扰成分进行抑制，能够实现对电机相电流的基波频率的3倍成分流动的零轴电流的有效抑制。
[0077]
下面对载波频率成分的零轴电流的抑制进行说明。
[0078]
首先说明产生载波频率成分的零轴电流的原理。图6给出了第一逆变器的三个上桥臂开关管的开关信号u1+、v1+和w1+、第二逆变器的三个上桥臂开关管的开关信号u2+、v2+和w2+、电机的三相电流iu、iv和iw、以及零轴电流i0的波形，同时给出了零轴电压v0_rip的波形。其中，零轴电压v0_rip可通过下述公式(5)计算获得：
[0079][0080]
其中，v
u1
、v
v1
和v
w1
分别为第一逆变器的u相电压、v相电压和w相电压，v
u2
、v
v2
和v
w2
分别为第二逆变器的u相电压、v相电压和w相电压。
[0081]
从图6可以看出，零轴电压v0_rip的波形随着两个逆变器的开关管的开关状态向正、负方向来回变动，其中，在正方向零轴电流i0会增加，在负方向期间零轴电流i0会减少，而在零轴电压v0_rip为零时，零轴电流中的载波频率成分的变动会消失。并且，零轴电压v0_rip的产生状态取决于两个逆变器的开关管的开通相数，例如，当两个逆变器的开通相数相同时，零轴电压v0_rip为零，而在两个逆变器的开通相数不同时，根据差值会产生正方向或负方向的变动，也就是说，如果能够将第一逆变器以及第二逆变器的开通相数对齐，那么就可以不产生零轴电压v0_rip，从而达到抑制零轴电流的目的。
[0082]
为了实现上述目的，可通过空间电压矢量控制实现。具体来说，图7给出了传统y型或星型电机的空间电压矢量图，从图中可以看出，存在v1(100)～v6(101)共计6个基本电压矢量(也称有效电压矢量)以及两个零电压矢量v7(111)和v0(000)，其中，基本电压矢量v1(100)表示u相上桥臂开，v相和w相上桥臂关；基本电压矢量v2(110)表示u相和v相上桥臂开，w相上桥臂关；基本电压矢量v3(010)表示v相上桥臂开，u相和w相上桥臂关；基本电压矢量v4(011)表示v相和w相上桥臂开，u相上桥臂关；基本电压矢量v5(001)表示w相上桥臂开，u相和v相上桥臂关；基本电压矢量v6(101)表示u相和w相上桥臂开，v相上桥臂关。需要说明的是，这里所描述的电压矢量的含义，同样适用于开绕组电机。
[0083]
由于开绕组电机具有两个逆变器，因而具有8
×
8＝64个开关模式(也即电压矢量)，如图8所示，为方便，图8中各个电压矢量的标记“v”均省略。
[0084]
在图8中，v35表示第一逆变器的电压矢量v3(010)与第二逆变器的电压矢量v5(001)的组合；v26表示第一逆变器的电压矢量v2(110)与第二逆变器的电压矢量v6(101)的组合；依次类推，这里不再一一说明。需要说明的是，在开绕组电机的电压矢量中，在输出某一指令电压时，往往可以通过多个电压矢量的组合来实现，举例来说，为了输出图8箭头所
示的参考电压矢量vx，可通过调整电压矢量v21、v30、v45或v76的作用时间以及电压矢量v32、v47、v56或v01的作用时间来实现。
[0085]
进一步的，通过分析零轴电压与电压矢量之间的关系，在前述64个电压矢量中，产生对电机施加的电压且不产生对三相带来同样影响的零轴电压的电压矢量，也即两个逆变器的开通相数相同、且开通的相至少两个是不一致的电压矢量有v15、v24、v26、v35、v31、v46、v42、v51、v53、v62、v64和v13，共计12个，这12个电压矢量称为基本电压矢量，且这12个电压矢量两个一组位于正六边形的顶点，如图8中小圆圈圈出的部分，而后，可以以正六边形的中心点以及顶点为基准，将正六边形划分为6个扇区，分别为第0扇区sector0、第1扇区sector1、第2扇区sector2、第3扇区sector3、第4扇区sector4、第5扇区sector5和第6扇区sector6，具体如图9左侧所示，其中，正六边形的中心点为两个零电压矢量v00和v77。也就是说，可以以零电压矢量为中心点、基本电压矢量为顶点，将电机的参考电压矢量划分为6个扇区，其中，中心点包括两个零电压矢量v00和v77(在本技术中，将v00记为第一零电压矢量，将v77记为第二零电压矢量)，每个顶点均包括两个基本电压矢量，分别为v15和v24、v26和v35、v31和v46、v42和v51、v53和v62、v64和v13。
[0086]
在具体使用时，例如当需要输出如图9所示第0扇区sector0内的参考电压矢量时，可通过调整基本电压矢量v13和v24的作用时间来实现，其中，v13表示第一逆变器的电压矢量v1(100)和第二逆变器的电压矢量v3(010)的组合，也即第一逆变器的u相上桥臂开，而v相和w相上桥臂均关，第二逆变器的v相上桥臂开，而u相和w相上桥臂均关；v24表示第一逆变器的电压矢量v2(110)和第二逆变器的电压矢量v4(011)的组合，也即第一逆变器的u相和v相上桥臂均开，而w相上桥臂关，第二逆变器的v相和w相上桥臂开，而u相上桥臂关。同时，加入两个零电压矢量v00和v77，其中，v00表示第一逆变器的电压矢量v0(000)和第二逆变器的电压矢量v0(000)的组合，也即第一逆变器的u相、v相和w相上桥臂均关，第二逆变器的u相、v相和w相上桥臂也均关，v77表示第一逆变器的电压矢量v7(111)和第二逆变器的电压矢量v7(111)的组合，也即第一逆变器的u相、v相和w相上桥臂均开，第二逆变器的u相、v相和w相上桥臂也均开，具体波形如图9右侧所示。从图9所示波形可以看出，第一变压器的开通相数与第二变压器的开通相数完全一致，因此不会产生零轴电压，也就是说，以图9所示这种控制方式就可以有效抑制零轴电流的载波成分的脉动电流。
[0087]
但是，如果仅使用不产生零轴电压的基本电压矢量，即上述12个基本电压矢量，那么就无法生成前述的为了抑制基波频率的3倍成分流动的零轴电流时所期望输出的零轴电压指令值v0，因此在本技术中使用如下电压矢量来同时满足上述两种零轴电流的抑制：
[0088]
第一至第二基本电压矢量，具体是指产生施加在电机的电压，并且不产生对三相带来同样影响的零轴电压的电压矢量，简单来说就是产生电机电压、且不产生零轴电压的电压矢量，也即前述12个基本电压矢量中的两个；
[0089]
第一至第二零电压矢量，具体是指不产生对电机相间带来影响的电压，并且不产生对三相带来同样影响的零轴电压的电压矢量，简单来说就是不产生电机相间干扰电压、且不产生零轴电压的电压矢量，也即前述的第一零电压矢量v00和第二零电压矢量v77。
[0090]
第一至第三辅助电压矢量，具体是指产生对电机相间带来影响的电压，并且产生对三相带来同样影响的零轴电压的电压矢量，简单来说就是产生电机相间干扰电压、且产生零轴电压的电压矢量，也即与前述的12个基本电压矢量相关，且两个逆变器的开通相数
相差1的电压矢量。
[0091]
在具体使用时，可在第二基本电压矢量与第一基本电压矢量之间、第一基本电压矢量与第一零电压矢量之间、第二基本电压矢量与第二零电压矢量之间插入辅助电压矢量，从而达到均匀控制零轴电压的目的，以同时实现对上述两种类型的零轴电流的抑制。
[0092]
具体来说，当为第0扇区sector0时，该扇区对应的基本电压矢量为v13和v24，参考图10a所示，当需要向该扇区施加负的零轴电压减少零轴电流(即v0＜0)时，可在v00(第一零电压矢量)与v13(第一基本电压矢量)之间插入v03(第一辅助电压矢量)，同时，在v24(第二基本电压矢量)与v13(第一基本电压矢量)之间插入v14(第二辅助电压矢量)，以及，在v24(第二基本电压矢量)与v77(第二零电压矢量)之间插入v27(第三辅助电压矢量)，最终的电压矢量依次为v00、v03、v13、v14、v24、v27和v77。需要说明的是，电压矢量v03、v14和v27均为第二逆变器的开通相数比第一逆变器的开通相数多1个的电压矢量，通过这样可以减少零轴电流，并且每次电压矢量切换时，总共开通的相数会减少1个。
[0093]
参考图10b所示，当需要向该扇区施加正的零轴电压增加零轴电流(即v0≥0)时，可在v00(第一零电压矢量)与v13(第一基本电压矢量)之间插入v10(第一辅助电压矢量)，同时，在v24(第二基本电压矢量)与v13(第一基本电压矢量)之间插入v23(第二辅助电压矢量)，以及，在v24(第二基本电压矢量)与v77(第二零电压矢量)之间插入v74(第三辅助电压矢量)，最终的电压矢量依次为v00、v10、v13、v23、v24、v74和v77。需要说明的是，电压矢量v10、v23和v74均为第一逆变器的开通相数比第二逆变器的开通相数多1个的电压矢量，通过这样可以增加零轴电流，并且每次电压矢量切换时，总共开通的相数会减少1个。
[0094]
也就是说，当施加负的零轴电压时，所插入的三个辅助电压矢量仅选择第二逆变器的开通相数大于第一逆变器的开通相数的电压矢量，而当施加正的零轴电压时，所插入的三个辅助电压矢量仅选择第一逆变器的开通相数大于第二逆变器的开通相数的电压矢量。这样，可在pwm载波周期内连续生成正方向或负方向的零轴电压，因而就不会产生伴随正负方向来回变动的零轴电流，从而达到抑制上述两种类型的零轴电流的目的。
[0095]
类似的，当为第1扇区sector1时，该扇区对应的基本电压矢量为v15和v26，当需要向该扇区施加负的零轴电压来减少零轴电流时，如图11a所示，对应的电压矢量依次为v00、v05、v15、v16、v26、v27和v77；当需要向该扇区施加正的零轴电压来增加零轴电流时，如图11b所示，对应的电压矢量依次为v00、v10、v15、v25、v26、v76和v77。
[0096]
当为第2扇区sector2时，该扇区对应的基本电压矢量为v35和v46，当需要向该扇区施加负的零轴电压来减少零轴电流时，如图12a所示，对应的电压矢量依次为v00、v05、v35、v36、v46、v47和v77；当需要向该扇区施加正的零轴电压来增加零轴电流时，如图12b所示，对应的电压矢量依次为v00、v30、v35、v45、v46、v76和v77。
[0097]
当为第3扇区sector3时，该扇区对应的基本电压矢量为v31和v42，当需要向该扇区施加负的零轴电压来减少零轴电流时，如图13a所示，对应的电压矢量依次为v00、v01、v31、v32、v42、v47和v77；当需要向该扇区施加正的零轴电压来增加零轴电流时，如图13b所示，对应的电压矢量依次为v00、v30、v31、v41、v42、v72和v77。
[0098]
当为第4扇区sector4时，该扇区对应的基本电压矢量为v51和v62，当需要向该扇区施加负的零轴电压来减少零轴电流时，如图14a所示，对应的电压矢量依次为v00、v01、v51、v52、v62、v67和v77；当需要向该扇区施加正的零轴电压来增加零轴电流时，如图14b所
示，对应的电压矢量依次为v00、v50、v51、v61、v62、v72和v77。
[0099]
当为第5扇区sector5时，该扇区对应的基本电压矢量为v53和v64，当需要向该扇区施加负的零轴电压来减少零轴电流时，如图15a所示，对应的电压矢量依次为v00、v03、v53、v54、v64、v67和v77；当需要向该扇区施加正的零轴电压来增加零轴电流时，如图15b所示，对应的电压矢量依次为v00、v50、v53、v63、v64、v74和v77。
[0100]
由此，通过前述方式生成零轴电压指令值v0，并通过在两个基本电压矢量之间、第一基本电压矢量与第一零电压矢量之间、以及第二基本电压矢量与第二零电压矢量之间插入辅助电压矢量，以达到对电机通电的相电流的基波频率，以3倍的频率成分流动的低频率电流，以及与两个逆变器的开关同步流动的载波频率成分的电流进行有效抑制的目的，进而实现第一逆变器、第二逆变器以及开绕组电机的低电流化和低损耗化。
[0101]
进一步的，考虑到虽然在上述三个地方插入辅助电压矢量的目的是为了抑制电机的零轴电流，但是，这同时会无意中对电机的转矩产生影响，为了将该影响降低至最低，在本技术中，可在第二基本电压矢量与第一基本电压矢量之间、第一基本电压矢量与第一零电压矢量之间、第二基本电压矢量与第二零电压矢量之间，选择性地插入辅助电压矢量。
[0102]
在具体实施时，可先确定电机的参考电压矢量所处扇区，并在确定后，根据所处扇区获取两个基本电压矢量及其对应的作用时间，同时，通过前述方式获取零轴电压指令值v0，最后再根据所处扇区、零轴电压指令值v0、第一基本电压矢量的作用时间、以及第二基本电压矢量的作用时间，在上述三个地方选择性地插入辅助电压矢量。
[0103]
可选的，在确定所处扇区时，可先通过前述方式获取电机的α轴电压指令值v
α
以及β轴电压指令值v
β
，而后，根据α轴电压指令值v
α
以及β轴电压指令值v
β
，确定参考电压矢量所在的扇区。进一步的，可根据α轴电压指令值，获取第一极性判定系数f1，如第一极性判定系数f1＝v
α
，并根据α轴电压指令值v
α
和β轴电压指令值v
β
，获取第二极性判定系数f2和第三极性判定系数f3，如第二极性判定系数第三极性判定系数而后，根据计算获得的第一极性判定系数f1、第二极性判定系数f2和第三极性判定系数f3与零之间的关系，确定参考电压矢量所处的扇区，具体如表1所示：
[0104]
表1
[0105]
扇区第一极性判定系数f1第二极性判定系数f2第三极性判定系数f3sector0＞0≤0≤0sector1＞0≤0＞0sector2≤0≤0＞0sector3≤0＞0＞0sector4≤0＞0≤0sector5＞0＞0≤0
[0106]
需要说明的是，在实际应用中也可以直接根据公式n＝4*f3’+2*f2’+f1’计算得到，其中，当f1＞0时，f1’＝1，当f1≤0时，f1’＝0；当f2＞0时，f2’＝1，当f2≤0时，f2’＝0；当f3＞0时，f3’＝1，当f3≤0时，f3’＝0。
[0107]
在获得所处的扇区后，可基于表2获取相应的第一基本电压矢量vn、第一基本电压矢量的作用时间tn、第二基本电压矢量vn+1、以及第二基本电压矢量的作用时间tn+1：
[0108]
表2
[0109][0110][0111]
其中，
[0112]
进一步的，还可以根据获得的第一基本电压矢量vn的作用时间tn、以及第二基本电压矢量vn+1的作用时间tn+1，获取第一零电压矢量v00的作用时间、以及第二零电压矢量v77的作用时间，例如，两者均为vnul＝0.5*(1-(tn+tn+1))，也就是说，针对同一扇区，两个零电压矢量的作用时间相同，而对于不同的扇区，零电压矢量的作用时间是不同的。
[0113]
需要说明的是，零轴电压指令值v0的作用时间其中，abs表示绝对值函数，即对零轴电压指令值v0取绝对值。
[0114]
进一步的，在通过前述方式获得所处扇区、零轴电压指令值v0以及基本电压矢量的作用时间后，可按照如下方式在上述三个地方选择性地插入辅助电压矢量：
[0115]
当所处扇区为第0扇区、第2扇区和第4扇区中的任一种、且零轴电压指令值v0＜0，或者，所处扇区为第1扇区、第3扇区和第5扇区中的任一种、且零轴电压指令值v0≥0时，如果tn＞tn+1(即第一基本电压矢量vn的作用时间tn大于等于第二基本电压vn+1的作用时间tn+1)，则在第一零电压矢量v00与第一基本电压矢量vn之间，插入第一辅助电压矢量，并在第一基本电压矢量vn与第二基本电压矢量vn+1之间，插入第二辅助电压矢量，并且可选的，第一辅助电压矢量的作用时间和第二辅助电压矢量的作用时间相同、且均为零轴电压指令值v0的作用时间vz的1/2；否则，在第一基本电压矢量vn与第二基本电压矢量vn+1之间，插入第二辅助电压矢量，并在第二基本电压矢量vn+1与第二零电压矢量v77之间，插入第三辅助电压矢量，并且可选的，第二辅助电压矢量的作用时间和第三辅助电压矢量的作用时间均相同、且均为零轴电压指令值v0的作用时间vz的1/2。即在上述三个地方中的两个地方之间选择性地、等同的插入辅助电压矢量。
[0116]
而当所处扇区为第0扇区、第2扇区和第4扇区中的任一种、且零轴电压指令值v0≥0，或者，当所处扇区为第1扇区、第3扇区和第5扇区中的任一种、且零轴电压指令值v0＜0时，直接在第一零电压矢量v00与第一基本电压矢量vn之间，插入第一辅助电压矢量，并在第一基本电压矢量vn与第二基本电压矢量vn+1之间，插入第二辅助电压矢量，以及在第二基本电压矢量vn+1与第二零电压矢量v77之间，插入第三辅助电压矢量。并且可选的，第一辅助电压矢量、第二辅助电压矢量和第三辅助电压矢量的作用时间均相同、且均为零轴电压指令值v0的作用时间vz的1/3。即在该情况下，在三个地方等同的插入辅助电压矢量。
[0117]
具体来说，以第0扇区sector0为例，参考图10a-图10b所示，该扇区对应的基本电压矢量为v13和v24，在减少零轴电流时插入的辅助电压矢量分别为v03、v14和v27，在增加零轴电流时插入的辅助电压矢量分别为v10、v23和v74。虽然在插入时是将三个辅助电压矢
量插入至三个地方，且插入的目的是为了抑制零轴电流，但同时会对电机的转矩产生影响，为了将这个影响降低至最低，可将减少零轴电流时插入的三个辅助电压矢量v03、v14和v27的作用时间设置为零轴电压指令值v0的作用时间的1/3，这样可以使得辅助电压矢量v03、v14和v27的加法合成矢量变为v14*1/2*vz，v14就会成为第0扇区sector0的全领域平均转矩矢量方向(重心方向)，从而可以对电机产生的转矩变动影响降低至最小。由于增加零轴电流时插入的三个辅助电压矢量v10、v23和v74为同一方向，因此三者的加法合成矢量变为v14*1/2*vz，同样成为第0扇区sector0的全领域平均转矩矢量方向(重心方向)，从而可以对电机产生的转矩变动影响降低至最小。需要说明的是，对于其它扇区的分析请参考对于第0扇区sector0的分析，这里不再一一分析。
[0118]
进一步的，插入的三个辅助电压矢量的方向可以一致也可以不一致，例如，在第0扇区sector0中，在增加零轴电流时插入的三个辅助电压矢量v10、v23和v74的方向是一致的，而在减少零轴电流时插入的三个辅助电压矢量v03、v14和v27的方向不完全一致。
[0119]
针对后一种情况，可对第0扇区sector0做进一步划分，得到扇区0a和扇区0b，如图16所示，其中，扇区0a对应的v13(第一基本电压矢量)的作用时间大于等于v24(第二基本电压矢量)的作用时间，而扇区0b与之相反。并且，针对扇区0a，如图17a所示，仅在v00(第一零电压矢量)与v13(第一基本电压矢量)之间，插入v03(第一辅助电压矢量)，以及在v13(第一基本电压矢量)与v24(第二基本电压矢量)之间，插入v14(第二辅助电压矢量)，而v27(第三辅助电压矢量)不再插入，且第一和第二辅助电压矢量的作用时间均为1/2*vz；针对扇区0b，如图17b所示，仅在v13(第一基本电压矢量)与v24(第二基本电压矢量)之间，插入v14(第二辅助电压矢量)，以及在v24(第二基本电压矢量)与v77(第二零电压矢量)之间，插入v27(第三辅助电压矢量)，而v03(第一辅助电压矢量)不再插入，且第二和第三辅助电压矢量的作用时间均为1/2*vz。
[0120]
也就是说，当为第0扇区sector0、且v0＜0、且tn≥tn+1时，仅插入第一辅助电压矢量v03和第二辅助电压矢量v14，且作用时间均为1/2*vz，而当第0扇区sector0、且v0＜0、且tn＜tn+1时，仅插入第二辅助电压矢量v14和第三辅助电压矢量v27，且作用时间均为1/2*vz。通过这样，辅助电压矢量的加法合成矢量(即零轴电压矢量指令值)变为v03*1/2*vz*+v14*1/2*vz，相比插入三个辅助电压矢量的方式，虽然加法合成矢量增大了v03*1/2*vz，但是由于变大的部分会对电机转矩产生贡献，因此可使电机效率得到改善。
[0121]
需要说明的是，在第0扇区sector0，由于增加零轴电流时插入的三个辅助电压矢量v10、v23和v74为同一方向，所以此时在前述三个地方分别插入辅助电压矢量即可。
[0122]
进一步的，参考图18a所示，当为第1扇区sector1、且v0≥0、且tn≥tn+1时，仅插入第一辅助电压矢量v10和第二辅助电压矢量v25，且作用时间均为1/2*vz，而当第1扇区sector1、且v0≥0、且tn＜tn+1时，参考图18b所示，仅插入第二辅助电压矢量v25和第三辅助电压矢量v76，且作用时间均为1/2*vz。
[0123]
参考图19a所示，当为第2扇区sector2、且v0＜0、且tn≥tn+1时，仅插入第一辅助电压矢量v05和第二辅助电压矢量v36，且作用时间均为1/2*vz，而当第2扇区sector2、且v0＜0、且tn＜tn+1时，如图19b所示，仅插入第二辅助电压矢量v36和第三辅助电压矢量v47，且作用时间均为1/2*vz。
[0124]
参考图20a所示，当为第3扇区sector3、且v0≥0、且tn≥tn+1时，仅插入第一辅助
电压矢量v30和第二辅助电压矢量v41，且作用时间均为1/2*vz，而当第3扇区sector3、且v0≥0、且tn＜tn+1时，如图20b所示，仅插入第二辅助电压矢量v41和第三辅助电压矢量v72，且作用时间均为1/2*vz。
[0125]
参考图21a所示，当为第4扇区sector4、且v0＜0、且tn≥tn+1时，仅插入第一辅助电压矢量v01和第二辅助电压矢量v52，且作用时间均为1/2*vz，而当第4扇区sector4、且v0＜0、且tn＜tn+1时，如图21b所示，仅插入第二辅助电压矢量v52和第三辅助电压矢量v67，且作用时间均为1/2*vz。
[0126]
参考图22a所示，当为第5扇区sector5、且v0≥0、且tn≥tn+1时，仅插入第一辅助电压矢量v50和第二辅助电压矢量v63，且作用时间均为1/2*vz，而当第5扇区sector5、且v0≥0、且tn＜tn+1时，如图22b所示，仅插入第二辅助电压矢量v63和第三辅助电压矢量v74，且作用时间均为1/2*vz。
[0127]
基于上述，在第0扇区、第2扇区、以及第4扇区，仅在施加负的零轴电压以减少零轴电流时，对扇区做进一步划分，并采用部分插入辅助电压矢量的方式，实现在有效抑制零轴电流的同时，使得电机的工作效率得到改善，而在第1扇区、第3扇区、第5扇区，仅在施加正的零轴电压以增加零轴电流时，对扇区做进一步划分，并采用部分插入辅助电压矢量的方式，实现在有效抑制零轴电流的同时，使得电机的工作效率得到改善。同时，所插入的辅助电压矢量的作用时间均相同且为零轴电压指令值的作用时间的一半，从而可以使得对电机转矩的影响降低至最小。
[0128]
进一步的，在基于前述方式完成辅助电压矢量的插入后，可基于确定的基本电压矢量、辅助电压矢量、以及零电压矢量，按照如下方式来获取第一逆变器中各相的占空比、以及第二逆变器中各相的占空比：
[0129]
先根据基本电压矢量的作用时间，获取零电压矢量的作用时间vnul，如前述第一零电压矢量v00的作用时间和第二零电压矢量v77的作用时间相同，且均为0.5*(1-(tn+tn+1))，同时，获取零轴电压指令值v0的作用时间vz，如前述而后，根据如前述表2所示的基本电压矢量的作用时间tn和tn+1、零电压矢量的作用时间vnul、以及零轴电压指令值v0的作用时间vz，按照插入辅助电压矢量后的顺序依次获取第一逆变器中各个相的占空比以及第二逆变器中各个相的占空比。
[0130]
具体地，当扇区为第0扇区、第2扇区、或第4扇区、且零轴电压指令值v0＜0时，或者，当扇区为第1扇区、第3扇区、或第5扇区、且零轴电压指令值v0≥0时，采用如下方式获取两个逆变器中各个相的占空比：
[0131]
如果第一基本电压矢量vn的作用时间tn大于等于第二基本电压矢量vn+1的作用时间tn+1，即tn≥tn+1，则获取零电压矢量的作用时间vnul与零轴电压指令值v0的作用时间vz之间的差值，得到第一辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第一占空比)；获取第一占空比和第一辅助电压矢量的作用时间的和，得到第一基本电压矢量vn所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第二占空比)；获取第二占空比和第一基本电压矢量vn的作用时间tn的和，得到第二辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第三占空比)；获取第三占空比和第二辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二基本电压矢量vn+1所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第四占空比)；获取第四占空比和第二基本电
压矢量vn+1的作用时间tn+1的和，得到第二零电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(分别记为第五占空比、第六占空比，且两者相等)。
[0132]
如果第一基本电压矢量vn的作用时间tn小于第二基本电压矢量vn+1的作用时间tn+1，即tn＜tn+1，则获取零电压矢量的作用时间vnul与零轴电压指令值v0的作用时间vz之间的差值，得到第一基本电压矢量vn所对应的逆变器待开通相的占空比(分别记为第七占空比、第八占空比，且两者相等)；获取第七占空比和第一基本电压矢量vn的作用时间tn的和，得到第二辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第九占空比)；获取第九占空比和第二辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二基本电压矢量vn+1所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十占空比)；获取第十占空比和第二基本电压矢量vn+1的作用时间tn+1的和，得到第三辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十一占空比)；获取第十一占空比和第三辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二零电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十二占空比)。
[0133]
需要说明的是，上述的第一占空比至第十二占空比仅是为了便于描述，并不是对占空比的具体限定，这些占空比可以相同也可以不同。另外，可以理解的是，电压矢量所对应的逆变器待开通相是指在施加相应电压矢量时，会使相应逆变器的某一相开通，该相即为待开通相，并且在开通之前，会先依据前一电压矢量来计算当前电压矢量对应相开通时的占空比，即占空比的计算按照插入辅助电压矢量后的顺序进行。
[0134]
具体来说，当为第0扇区sector0、且v0＜0、且tn≥tn+1时，参考图17a所示，
[0135]
第
①
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝vnul
–
vz；
[0136]
第
②
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+1/2*vz；
[0137]
第
③
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+tn；
[0138]
第
④
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+1/2*vz；
[0139]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+tn+1；
[0140]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2。
[0141]
当为第0扇区sector0、且v0＜0、且tn＜tn+1时，参考图17b所示，
[0142]
第
①
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝vnul
–
vz；
[0143]
第
②
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2；
[0144]
第
③
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+tn；
[0145]
第
④
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+1/2*vz；
[0146]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+tn+1；
[0147]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+1/2*vz。
[0148]
当为第1扇区sector1、且v0≥0、且tn≥tn+1时，参考图18a所示，
[0149]
第
①
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝vnul
–
vz；
[0150]
第
②
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+1/2*vz；
[0151]
第
③
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+tn；
[0152]
第
④
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+1/2*vz；
[0153]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+tn+1；
[0154]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1。
[0155]
当为第1扇区sector1、且v0≥0、且tn＜tn+1时，参考图18b所示，
[0156]
第
①
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝vnul
–
vz；
[0157]
第
②
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1；
[0158]
第
③
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+tn；
[0159]
第
④
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+1/2*vz；
[0160]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+tn+1；
[0161]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+1/2*vz。
[0162]
当为第2扇区sector2、且v0＜0、且tn≥tn+1时，参考图19a所示，
[0163]
第
①
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝vnul
–
vz；
[0164]
第
②
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+1/2*vz；
[0165]
第
③
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+tn；
[0166]
第
④
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+1/2*vz；
[0167]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+tn+1；
[0168]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2。
[0169]
当为第2扇区sector2、且v0＜0、且tn＜tn+1时，参考图19b所示，
[0170]
第
①
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝vnul
–
vz；
[0171]
第
②
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2；
[0172]
第
③
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+tn；
[0173]
第
④
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+1/2*vz；
[0174]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+tn+1；
[0175]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+1/2*vz。
[0176]
当为第3扇区sector3、且v0≥0、且tn≥tn+1时，参考图20a所示，
[0177]
第
①
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝vnul
–
vz；
[0178]
第
②
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+1/2*vz；
[0179]
第
③
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+tn；
[0180]
第
④
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+1/2*vz；
[0181]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+tn+1；
[0182]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1。
[0183]
当为第3扇区sector3、且v0≥0、且tn＜tn+1时，参考图20b所示，
[0184]
第
①
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝vnul
–
vz；
[0185]
第
②
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1；
[0186]
第
③
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+tn；
[0187]
第
④
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+1/2*vz；
[0188]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+tn+1；
[0189]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+1/2*vz。
[0190]
当为第4扇区sector4、且v0＜0、且tn≥tn+1时，参考图21a所示，
[0191]
第
①
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝vnul
–
vz；
[0192]
第
②
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2+1/2*vz；
[0193]
第
③
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+tn；
[0194]
第
④
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+1/2*vz；
[0195]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+tn+1；
[0196]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2。
[0197]
当为第4扇区sector4、且v0＜0、且tn≥tn+1时，参考图21b所示，
[0198]
第
①
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝vnul
–
vz；
[0199]
第
②
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝du2；
[0200]
第
③
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+tn；
[0201]
第
④
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+1/2*vz；
[0202]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+tn+1；
[0203]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+1/2*vz。
[0204]
当为第5扇区sector5、且v0≥0、且tn≥tn+1时，参考图22a所示，
[0205]
第
①
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝vnul
–
vz；
[0206]
第
②
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1+1/2*vz；
[0207]
第
③
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+tn；
[0208]
第
④
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+1/2*vz；
[0209]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+tn+1；
[0210]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1。
[0211]
当为第5扇区sector5、且v0≥0、且tn＜tn+1时，参考图22b所示，
[0212]
第
①
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝vnul
–
vz；
[0213]
第
②
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dw1；
[0214]
第
③
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dv2+tn；
[0215]
第
④
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝du1+1/2*vz；
[0216]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dw2+tn+1；
[0217]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dv1+1/2*vz。
[0218]
进一步的，当扇区为第0扇区、第2扇区和第4扇区中的任一种、且零轴电压指令值v0≥0时，或者，当扇区为第1扇区、第3扇区和第5扇区中的任一种、且零轴电压指令值v0＜0时，可采用如下方式获取两个逆变器中各个相的占空比：
[0219]
获取零电压矢量的作用时间vnul与零轴电压指令值v0的作用时间vz之间的差值，得到第一辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十三占空比)；获取第十三占空比和第一辅助电压矢量的作用时间的和，得到第一基本电压矢量vn所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十四占空比)；获取第十四占空比和第一基本电压矢量vn的作用时间tn的和，得到第二辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十五占空比)；获取第十五占空比和第二辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二基本电压矢量vn+1所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十六占空比)；获取第十六占空比和第二基本电压矢量vn+1的作用时间tn+1的和，得到第三辅助电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十七占空比)；获取第十七占空比和第三辅助电压矢量的作用时间的和，得到第二零电压矢量所对应的逆变器待开通相的占空比(记为第十八占空比)。
[0220]
需要说明的是，上述的第十三占空比至第十八占空比仅是为了便于描述，并不是对占空比的具体限定，这些占空比可以相同也可以不同。另外，可以理解的是，电压矢量所对应的逆变器待开通相是指在施加相应电压矢量时，会使相应逆变器的某一相开通，该相
即为待开通相，并且在开通之前，会先依据前一电压矢量来计算当前电压矢量对应相开通时的占空比，即占空比的计算按照插入辅助电压矢量后的顺序进行。
[0221]
具体来说，当为第0扇区sector0、且v0≥0时，参考图10b所示，
[0222]
第
①
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝vnul
–
vz；
[0223]
第
②
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝du1+1/3*vz；
[0224]
第
③
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dv2+tn；
[0225]
第
④
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝dv1+1/3*vz；
[0226]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝dw2+tn+1；
[0227]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dw1+1/3*vz。
[0228]
当为第1扇区sector1、且v0＜0时，参考图11a所示，
[0229]
第
①
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝vnul
–
vz；
[0230]
第
②
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dw2+1/3*vz；
[0231]
第
③
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝du1+tn；
[0232]
第
④
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝du2+1/3*vz；
[0233]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dv1+tn+1；
[0234]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝dv2+1/3*vz。
[0235]
当为第2扇区sector2、且v0≥0时，参考图12b所示，
[0236]
第
①
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝vnul
–
vz；
[0237]
第
②
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝dv1+1/3*vz；
[0238]
第
③
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝dw2+tn；
[0239]
第
④
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dw1+1/3*vz；
[0240]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝du2+tn+1；
[0241]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝du1+1/3*vz。
[0242]
当为第3扇区sector3、且v0＜0时，参考图13a所示，
[0243]
第
①
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝vnul
–
vz；
[0244]
第
②
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝du2+1/3*vz；
[0245]
第
③
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝dv1+tn；
[0246]
第
④
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝dv2+1/3*vz；
[0247]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝dw1+tn+1；
[0248]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dw2+1/3*vz。
[0249]
当为第4扇区sector4、且v0≥0时，参考图14b所示，
[0250]
第
①
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝vnul
–
vz；
[0251]
第
②
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝dw1+1/3*vz；
[0252]
第
③
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝du2+tn；
[0253]
第
④
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝du1+1/3*vz；
[0254]
第
⑤
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝dv2+tn+1；
[0255]
第
⑥
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝dv1+1/3*vz。
[0256]
当为第5扇区sector5、且v0＜0时，参考图15a所示，
[0257]
第
①
步计算得到第二逆变器的v相占空比：dv2＝vnul
–
vz；
[0258]
第
②
步计算得到第一逆变器的w相占空比：dw1＝dv2+1/3*vz；
[0259]
第
③
步计算得到第二逆变器的w相占空比：dw2＝dw1+tn；
[0260]
第
④
步计算得到第一逆变器的u相占空比：du1＝dw2+1/3*vz；
[0261]
第
⑤
步计算得到第二逆变器的u相占空比：du2＝du1+tn+1；
[0262]
第
⑥
步计算得到第一逆变器的v相占空比：dv1＝du2+1/3*vz。
[0263]
通过上述方式，可计算获得第一逆变器中各个相的占空比、以及第二逆变器中各个相的占空比，进而根据各个相的占空比可获得每一相对应开关管的pwm控制信号，并根据该pwm控制信号对第一逆变器中的各个开关管、以及第二逆变器中的各个开关管进行控制，从而实现对电机转速的控制。需要说明的是，根据占空比计算pwm控制信号的方法，可采用现有技术实现，具体这里就不再赘述。
[0264]
综上所述，根据本发明实施例的开绕组电机的控制方法，通过根据扇区、零轴电压指令值以及基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量之间，选择性地插入辅助电压矢量，不仅能够有效抑制零轴电流，实现低电流、低损耗，而且可以保证电机具有较高的工作效率，同时所插入的辅助电压矢量的作用时间均相同且为零轴电压指令值的作用时间的1/2或1/3，因而可以将对电机转矩生成产生的影响降至最低。
[0265]
另外，本发明的实施例还提供了一种开绕组电机，如图1所示，该开绕组电机可包括：三相绕组、第一逆变器、第二逆变器和控制装置(图中未示出)。
[0266]
其中，三相绕组的一端连接第一逆变器，另一端连接第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器共用一直流母线，即共用同一直流电源。具体来说，参考图1所示，开绕组电机包括三相定子绕组(简称三相绕组)，分别记为u相绕组、v相绕组和w相绕组，三相绕组的两端均处于开放状态，即彼此不相连，从而形成6个绕组端子，分别记为ua、va、wa、ub、vb和wb。两个逆变器可以为由6个功率开关管构成的三相全桥逆变器，其中，第一逆变器的输入端和第二逆变器的输入端均与直流母线dc+、dc-相连，第一逆变器的三个输出端分别通过绕组端子ua、va、wa与开绕组电机的三相绕组对应相连，第二逆变器的三个输出端通过绕组端子ub、vb、wb与开绕组电机的三相绕组对应相连，直流母线dc+、dc-上的直流电压可由直流电源获得，也可由开关电源对交流电源转换获得。需要说明的是，本技术的开绕组电机可为三相永磁同步电机。
[0267]
控制装置包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现前述的控制方法的步骤，具体过程参考前述，这里就不再赘述。
[0268]
根据本发明实施例的开绕组电机，通过前述的控制方法，通过根据扇区、零轴电压指令值以及基本电压矢量的作用时间，在基本电压矢量和电机的零电压矢量之间，选择性地插入辅助电压矢量，不仅能够有效抑制零轴电流，实现低电流、低损耗，而且可以保证电机具有较高的工作效率，同时所插入的辅助电压矢量的作用时间均相同且为零轴电压指令值的作用时间的1/2或1/3，因而可以将对电机转矩生成产生的影响降至最低。
[0269]
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、
通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0270]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0271]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0272]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0273]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0274]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。