间接矩阵变换型多相多电平永磁电机系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种间接矩阵变换型多相多电平永磁电机系统，包括双定子多相复合永磁同步电机，该电机定子绕组端口分别由两个独立的五相三电平逆变器供电；所述的每个五相三电平逆变器分别由一个独立的可控整流级供电；所述的两个可控整流级在电网侧共用一套LC滤波器；所述的LC滤波器包括三相并网电感以及与之并联的三相滤波电容，第一五相三电平逆变器与第二五相三电平逆变器分别连接到双定子多相复合永磁同步电机的两个定子绕组端口。本发明还公开了此种系统的控制方法。本发明可明显提高电机驱动系统的可靠性、功率密度、转矩平稳性和运行效率，并为解决大容量电机牵引驱动系统在紧凑设计、可靠运行、高效节能方面的技术难点奠定基础。
【专利说明】
间接矩阵变换型多相多电平永磁电机系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明是一种新型基于多相多电平矩阵变换器的双定子多相复合永磁电机驱动系统，属于电工、电机、电力电子的技术领域。
【背景技术】
[0002]当前，电机驱动系统对容量、效率、功率密度、可靠性要求不断提高。早期牵引驱动系统主要采用异步电动机。异步电动机虽然结构简单、牢固耐用，但是功率因数和效率受限。永磁电机由于功率密度和效率方面的优势，逐渐成为驱动电机的发展趋势。永磁同步电机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高。开关磁阻电机结构简单、可靠性高，但是其转矩波动大、电枢绕组电流谐波大、效率低。当前发展对电机驱动系统的安全运行、紧凑设计、功率密度、平稳运行有更高的要求。
[0003]现代电机系统还需具有四象限运行能力，不仅能够把电机减速制动过程的能量回馈到电网，而且需要保证良好的并网电流波形，还要有一定抵抗电网电压故障的能力。因此功率变换电路是现代电机牵引驱动系统另一个重要部件。传统电机牵引驱动系统电网侧大多采用二极管不控整流器，这种方式不仅导致了系统中功率只能单方向流动，无法将电机制动过程的能量回馈到电网中，而且电网侧电流谐波较大。为了消耗电机制动过程中释放的能量，常采用制动电阻耗能，但这样产生了能量浪费。为了有效回收电机制动过程中能量，可以通过额外能量反馈电路将制动能量收集到储能单元中或回馈到电网中。但这种方式需要增加额外的能量反馈电路。另一种回馈电机制动能量的有效措施是用有源整流器取代不控整流器，即电网侧采用有源整流器，不仅可实现电机制动能量回馈，而且改善了电机系统并网电流谐波性能。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了满足电机驱动系统对容量、效率、功率密度、可靠性等方面不断提高的要求，目前仍存在诸多的关键问题和技术挑战。在永磁电机方面，存在的问题是:
[0005](I)安装电机驱动的建筑空间有限、电机牵引驱动系统容量不断增加，对永磁电机功率密度提出了更高的要求，要求永磁电机设计更加紧凑。如何在现有永磁电机设计技术基础之上，实现电机空间充分利用、构造更为紧凑的永磁电机结构成为突破电机功率密度限制的关键问题。
[0006](2)现代电机系统对稳定性和可靠性提出了更高的要求，同时电机驱动系统容量不断增大使得低电压供电环境下功率变换电路桥臂器件电流应力增大。如何突破传统的三相电机系统设计瓶颈，研究新型电机系统的供电结构是解决高速电机牵引驱动上难点的新挑战。
[0007](3)电机驱动系统在运行过程中负载变化大，因此通过电机磁场调节对大容量电机系统进行效率优化具有巨大的节能效益。但是目前广泛应用的钕铁硼永磁电机调磁能力有限，而且调磁过程中始终需要调磁电流。铝镍钴永磁体易于磁场调节，实现了“磁场记忆”，但是其能量密度有限，不利于高速电机牵引系统的紧凑设计。因此如何将钕铁硼永磁体和铝镍钴永磁体在电机中有机结合，并充分发挥两者优势，是高速电机磁场调节实现效率优化的关键问题。
[0008]在四象限电机系统功率变换电路方面，目前存在的问题是:
[0009](I)电机驱动系统广泛采用的两电平逆变器输出电压变换率du/dt较大，会造成电机轴承漏电流问题，易损坏轴承，也会在系统中造成传导性电磁干扰。但采用中压电机驱动中常见的多电平逆变器如中点箝位型(NPC)三电平逆变器将导致开关器件数量增加、成本增加。因此如何研发开关器件数量少的新型多电平功率变换电路是改善高速电机牵引驱动系统电压输出特性亟需解决的问题。
[0010](2)目前广泛采用的电压源型逆变器或电流源型逆变器都需在直流母线依赖储能元件。电压源型逆变器需依赖直流母线电容，常规电解电容可靠性差，而薄膜电容价格昂贵。电流源型逆变器所需依赖的直流电感体积较大。
[0011](3)现有功率变换电路发生故障时常把故障相所在整条桥臂或整个变换器通道去除，因此并不能有效发挥所有健全功率器件载流能力。如何在电路故障时通过电路重构、容错控制，从而满足电机转矩平稳和高可靠性运行要求是功率变换电路设计的难点。
[0012](4)如何设计四象限功率变换电路使电机驱动系统在电网发生故障或干扰时，有效抑制功率波动、避免对电机转矩造成影响，是满足高速电机可靠、稳定运行另一个关键问题。
[0013]技术方案:为了解决以上难题，本发明提出以下技术方案:
[0014]一种间接矩阵变换型多相多电平永磁电机系统，包括:
[0015]双定子多相复合永磁同步电机，该电机定子绕组端口分别由两个独立的五相三电平逆变器供电；
[0016]所述的每个五相三电平逆变器分别由一个独立的可控整流级供电；
[0017]所述的两个可控整流级在电网侧共用一套LC滤波器；
[0018]所述的LC滤波器包括三相并网电感以及与之并联的三相滤波电容，其中:所述的三相并网电感的一端和三相滤波电容相连接，三相并网电感的另一端与三相电网相连接，所述的三相滤波电容中点与五相三电平逆变器的箝位二极管中点相连接；
[0019]所述的五相三电平逆变器包括第一五相三电平逆变器器和第二五相三电平逆变器，所述的可控整流级包括第一可控整流级和第二可控整流级，其中:
[0020]所述的第一五相三电平逆变器和第一可控整流级相连；
[0021 ] 所述的第二五相三电平逆变器和第二可控整流级相连；
[0022]所述的第一五相三电平逆变器与第二五相三电平逆变器分别连接到双定子多相复合永磁同步电机的两个定子绕组端口。
[0023]作为优化，所述间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统不包括直流母线电容。
[0024]作为优化，所述双定子多相复合永磁同步电机包括内定子和外定子，两个定子共用一个转子。
[0025]作为优化，所述双定子多相复合永磁同步电机采用能使电机转矩脉动变小的分数槽集中绕组设计。
[0026]作为优化，所述双定子多相复合永磁同步电机的内定子和外定子均采用多相绕组连接。
[0027]作为优化，所述双定子多相复合永磁同步电机内定子和外定子共用一个转子，该转子采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁体的复合结构。
[0028]—种采用间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统的控制方法，包括如下步骤:
[0029]I)检测双定子多相复合永磁同步电机的转速信号or和位置信号Θγ，Θ*；γ为给定的指令转子位置角；将实际转子位置角Θγ和指令转子位置角Θ*Γ比较，通过位置控制器的作用，输出指令转速信号ω*;
[0030]将检测到的双定子多相复合永磁同步电机实际转速和指令转速ω*比较，通过速度控制器的作用，输出电磁转矩指令值，同时根据电磁转矩方程，可得到q轴电流指令值i*q；
[0031]2)控制d轴指令电流i*d = 0;检测双定子多相复合永磁同步电机外定子和内定子五相电流is，经过5s/2r坐标变换单元，得到dq坐标系电机定子实际电流id和iq;将id和iq分别与电流指令值i*d和i*q比较，经过电流控制器的作用，输出dq坐标系电机定子指令电压u*d和u*q ；经过2r/5s坐标变换单元，将指令电压u*d和u*q变为五相静止坐标系下的指令电压U*;以u*为期望输出的电压，控制矩阵变换器的逆变侧，使其输出五相电压并作用于永磁同步电机的定子绕组中；
[0032]3)间接式矩阵变换器的整流级采用空间电流矢量控制方式产生中间直流电压，调制策略主要是依据三相电压的瞬时值判断合成矢量所在的扇区，再确定由哪三个基本空间电流向量合成参考向量，其次计算三个基本电流空间向量的作用时间，再确定三个基本电流空间向量对应的开关状态，最后按照3段式、开关损耗最低的原则确定三个基本电流空间向量作用的顺序，并根据开关顺序确定每相四个开关管的开关状态与切换点对应的时间；
[0033]4)逆变级采用的是五相三电平二极管箝位型逆变器，采用传统三电平空间电压矢量调制，在整流级电压作用下，参考输入电流矢量的相邻矢量对应开关状态产生的输出电压为两个输入线电压Ul和U2，而在零矢量作用下输出零电压，τ1、τ2、τ0分别对应U1、U2、U0的作用时间。
[0034]作为优化，所述逆变级的调制与整流级协调控制过程为:在整流级零电压作用期间输出零矢量，而在整流级两级线电压下分别进行一次空间矢量调制;逆变级作用效果中，(11、(12、(13、(14、(10分别为电压矢量￥1、￥2、￥3、￥4、￥0的占空比，￥1、￥2、￥3、￥4为合成输出电压的四个有效空间矢量，VO为零矢量，逆变级作用效果中，每级整流级线电压下采用相同的四个有效空间矢量，同一有效矢量在不同整流级线电压下的占空比相同，在此基础上，将逆变器的零电压矢量分配在整流级开关的切换处，可以实现整流级开关的零电流换流，进而实现开关损耗最小、矢量对称分布及中点电压平衡。
[0035]有益效果:本发明与现有技术相比:
[0036](I)双定子多相复合永磁同步电机包括内、外两个定子，共用一个转子。这种结构将两个永磁电机有机结合，满足高速电机紧凑设计的要求。两个定子绕组完全隔离，可相互独立工作。通过两个定子之间机械角度偏差可实现电机转矩脉动优化。
[0037](2)双定子多相复合永磁同步电机采用分数槽集中绕组设计，电机转矩脉动小。绕组跨距小，绕线长度短，绕组相互独立，可靠性高。
[0038](3)双定子多相复合永磁同步电机的双定子均采用多相绕组连接，可有效改善三相电机在转矩脉动、容错运行、单相供电桥臂电流应力等方面的问题。
[0039 ] (4)双定子多相复合永磁同步电机的钕铁硼永磁体和铝镍钴永磁体在转子上有机复合，不仅具有铝镍钴永磁体磁场易调节的优点，而且保留了铝铁硼能量密度高的特点。双定子绕组可共同对转子复合永磁体进行充磁，充磁效率高。
[0040](5)间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统直流母线上无需储能元件，即无需直流母线电容。由于一般电解电容可靠性较差，而薄膜电容价格昂贵。因此这种无需直流母线电容的矩阵型变换器可靠性更高。
[0041](6)间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统在电机侧可以产生三电平交流输出电压，谐波性能好、电压变化率du/dt低，相对传统直接式矩阵变换器，间接矩阵变换器拓扑结构简单、无直流母线电容，换流方式安全，适用于各类供电系统。
[0042](7)间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统电网侧采用双通道有源整流器，可以将电机制动过程中能量回馈到电网，有效应对电网干扰造成的功率波动，保证电网侧具有良好的并网电流波形。
[0043](8)本发明提出的间接矩阵变换器在电网非正常输入情况下的调制策略可应对电压畸变，跌落等情况，可增强系统应对电压故障的能力，提高输出波形质量。
[0044](9)本发明提出的间接矩阵变换器在电网侧由双通道有源整流器组成，能提高电网侧整流器功率等级，减小单个功率器件的电流应力。可应对整流器故障情况下，特别是功率器件短路、断路情况下的容错能力，提高整体结构的安全可靠性。
[0045]由此可见，本发明所提出的基于多相多电平矩阵变换器的双定子多相复合永磁电机系统创造性地将永磁同步电机、双定子电机、多相电机、铝镍钴调磁特性有机集成于一体，并提出多相多电平矩阵变换器，可明显提高电机驱动系统的可靠性、功率密度、转矩平稳性和运行效率，并为解决大容量电机牵引驱动系统在紧凑设计、可靠运行、高效节能方面的技术难点奠定基础。
【附图说明】
[0046]图1是本发明提出的双定子十相30槽24极双层集中绕组复合永磁型电机结构示意图；
[0047]其中，11-外定子，15-内定子，12-转子，13-钕铁硼永磁体，14-铝镍钴永磁体
[0048]图2是本发明提出的双定子十二相24槽22极单层集中绕组复合永磁型电机结构示意图；
[0049]图3是本发明提出的多相多电平矩阵变换器示意图；
[0050]其中，31-三相并网电感，32-三相滤波电容，34-双向开关，33-每个双向开关由两个带反并联二极管的IGBT器件串联支路，36-1GBT，37-串联二极管，35-箝位二极管中点，38-三相滤波电容中点
[0051]图4是本发明可控整流级与五相三电平逆变器矢量顺序作用图；
[0052]其中，41_整流级矢量作用顺序，42-未协调控制的逆变级矢量顺序图，43-协调控制后逆变级的矢量顺序作用图
[0053]图5是本发明间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统的控制框图。
[0054]其中，51-电压采样电路，52-整流级空间矢量脉冲产生器，53-整流级电路，54-五相三电平逆变级电路，55-双定子多相复合电机，56-逆变级空间矢量产生器，57-2r/5s坐标变换单元，58-电流控制器，59-转速控制器，510-位置控制器，51 l-5s/2r坐标变换单元，512-转速测量单元，513-转角测量单元
【具体实施方式】
[0055]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0056]如图1所示本发明提出的双定子多相复合永磁同步电机的一种实现形式，即双定子十相30槽24极双层集中绕组复合永磁型电机结构示意图，在外定子11和内定子15上分别布置有五相绕组A、B、C、D、E。外定子和内定子共用转子12，在转子上嵌入钕铁硼永磁体13和铝镍钴永磁体14。这两种永磁体磁路并联，分别经由内、外定子，和另一对永磁体形成闭合磁路。内定子15和外定子11上的绕组可以产生转矩电流和永磁体充去磁电流，可以灵活地控制气隙磁场强度。电机采用集中双层绕组结构，绕组跨距短，可靠性高。
[0057]如图2所示本发明提出的双定子多相复合永磁同步电机的另一种实现形式，即双定子十二相24槽22极单层集中绕组复合永磁型电机结构示意图，在外定子11和内定子15上分别布置有六相绕组A、B、C、D、E、F。外定子和内定子共用转子12，在转子上嵌入钕铁硼永磁体13和铝镍钴永磁体14。这两种永磁体磁路串联，分别经由内、外定子形成闭合磁路。内定子15和外定子11上的绕组可以产生转矩电流和永磁体充去磁电流，可以灵活地调整气隙磁场强度。电机采用集中双层绕组结构，绕组跨距短，可靠性高。
[0058]以图3所示的多相多电平矩阵变换器的双定子多相复合永磁电机系统为例说明。电网侧输入电压为三相交流电压，系统额定电压为380V，额定功率为10KW。
[0059]如图3所示，电网侧电压通过电感31和电容32相连接，再接入并连整流器，整流器由两个带反向二极管的第一 IGBT33共射级串联构成一个具有双向阻断电压能力和双向电流流通能力的双向开关34，构成整流级模块的一相桥臂，三个桥臂构成一个整流器模块。整流器输出直接连接到二极管箝位型五相三电平逆变器直流母线，其中4个带反并联二极管的第二 IGBT36串联构成五相三电平逆变器的一组桥臂，两个串联二极管37与中间两个IGBT并联构成箝位电路，5组桥臂构成一个五相三电平逆变器，箝位二极管中点35和电网侧电容中点38相连接。由两个五相三电平逆变器分别驱动双定子多相复合永磁电机的两个定子上的五相绕组。
[0060]如图4所示，电网侧整流模块根据电压利用率灵活调节，主要采用整流级有零矢量调制，即空间电流调制法。当整流级一相桥臂上下开关导通，另两相桥臂开关全关断时，输入电流矢量为零矢量，此时整流级输出直流电压为零。调制策略主要是依据三相电压的瞬时值判断合成矢量所在的扇区，接着确定由哪三个基本空间电流向量合成参考向量，其次计算三个基本电流空间向量的作用时间，再确定三个基本电流空间向量对应的开关状态，最后按照3段式、开关损耗最低、对称分布的原则确定三个基本电流空间向量作用的顺序，并根据开关顺序确定每相四个开关管的开关状态与切换点对应的时间。在实际应用中，由于受不同类型负载的影响，电网电压会呈现各种类型的扰动，如畸变、跌落等。因此，对间接式矩阵变换器空间矢量调制策略进行改进，提出一种非正常输入电压调制方法，通过在整流调制矢量中引入抗扰分量来提高间接矩阵变换器的输出波形质量。将输入电压的不对称性和畸变等非正常因素视为输入扰动，并将输入扰动表不为相对输入电压正序基波分量的线性偏离。根据傅里叶变换原理，将输入电压分解为基波分量和实际输入电压与参考输入基波正序电压之间的偏差分量两部分。当输入电压不平衡时，要实现无谐波的输入功率，输入电流矢量应含谐波分量，相应地整流调制矢量也应含谐波分量。
[0061]逆变级采用的是五相三电平二极管箝位型逆变器，采用传统三电平空间电压矢量调制。在41整流级电压作用效果中，参考输入电流矢量的相邻矢量对应开关状态产生的输出电压分别为输入线电压Uab和Ua。，而在零矢量作用下输出零电压。Tab、Ta。、TQ分别对应Uab、Uo的作用时间。由于直流电压为PffM电压，因此逆变级的调制要与整流级协调进行，在逆变级42电压作用效果中，在整流级零电压作用期间输出零矢量，而在整流级两级线电压下分别进行一次空间矢量调制。在逆变级42电压作用效果中，md^do分别为电压矢量VhV^Vs、V4、Vo的占空比，VhV^V3W为合成输出电压的四个有效空间矢量，Vo为零矢量。在逆变级42电压作用效果中，每级整流级线电压下采用相同的四个有效空间矢量，同一有效矢量在不同整流级线电压下的占空比相同。在改进逆变级43电压作用效果中，如果将逆变器的零电压矢量分配在整流级开关的切换处，可以实现整流级开关的零电流换流。在改进逆变级43电压作用效果中，通过调整逆变级矢量作用顺序，实现开关损耗最小、矢量对称分布及中点电压平衡。在此基础上，整流级和逆变级都采用传统的死区控制以保证安全换流。
[0062]图5为基于多相多电平矩阵变换器的双定子多相复合永磁电机系统控制框图。在该控制系统中，由多相多电平矩阵变换的整流级53、逆变级54、双定子多相复合永磁电机55、电压采样电路51、电流控制器58、转速控制器59、位置控制器510、2r/5s坐标变换单元57和5s/2r坐标变换单元511等部分构成。
[0063]该控制系统的控制过程为:检测双定子多相复合永磁同步电机313的转速信号cor和位置信号9r，0*r为给定的指令转子位置角;将实际转子位置角0r和指令转子位置角叭比较，通过位置控制器510的作用，输出指令转速信号将检测到的电机实际转速Cor和指令转速ω*比较，通过速度控制器59的作用，输出电磁转矩指令值，同时根据电磁转矩方程，可得至IJq轴电流指令值i\，并控审阽轴指令电流Λ = 0;检测电机定子五相电流is，经过5s/2r坐标变换单元511，得到dq坐标系电机定子实际电流id和iq;将id和iq分别与电流指令值i*d和
比较，经过电流控制器的作用，输出dq坐标系电机定子指令电压Λ和ιΑ;经过2r/5s坐标变换单元57，将指令电压u*d和u\变为五相静止坐标系下的指令电压u%以u*为期望输出的电压，控制矩阵变换器的逆变侧，使其输出五相电压并作用于永磁同步电机55的定子绕组中；同时间接式矩阵变换器的整流级53采用空间电流矢量控制方式产生中间直流电压，并将直流电压瞬时值输出给逆变侧用以修正调制系数。这样就完成了基于多相多电平矩阵变换器的双定子复合永磁电机的控制系统。
【主权项】
1.一种间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统，其特征在于，包括: 双定子多相复合永磁同步电机(313)，该电机定子绕组端口分别由两个独立的五相三电平逆变器供电； 所述的每个五相三电平逆变器分别由一个独立的可控整流级供电； 所述的两个可控整流级在电网侧共用一套LC滤波器； 所述的LC滤波器包括三相并网电感(31)以及与之并联的三相滤波电容(32)，其中:所述的三相并网电感(31)的一端和三相滤波电容(32)相连接，三相并网电感(31)的另一端与三相电网相连接，所述的三相滤波电容中点(38)与五相三电平逆变器的箝位二极管中点(35)相连接; 所述的五相三电平逆变器包括第一五相三电平逆变器器(311)和第二五相三电平逆变器(312)，所述的可控整流级包括第一可控整流级(39)和第二可控整流级(310)，其中: 所述的第一五相三电平逆变器(311)和第一可控整流级(39)相连； 所述的第二五相三电平逆变器(312)和第二可控整流级(310)相连； 所述的第一五相三电平逆变器(311)、第二五相三电平逆变器(312)、第一可控整流级(39)和第二可控整流级(310)共同构成间接矩阵变换器。 所述的第一五相三电平逆变器(311)与第二五相三电平逆变器(312)分别连接到双定子多相复合永磁同步电机(313)的两个定子绕组端口。2.根据权利要求1所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统，其特征在于:所述间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统不包括直流母线电容。3.如权利要求1所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统，其特征在于:所述双定子多相复合永磁同步电机(313)包括内定子和外定子，两个定子共用一个转子。4.如权利要求1所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统，其特征在于:所述双定子多相复合永磁同步电机(313)采用能使电机转矩脉动变小的分数槽集中绕组设计。5.如权利要求1所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统，其特征在于:所述双定子多相复合永磁同步电机(313)的内定子和外定子均采用多相绕组连接。6.如权利要求1所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统，其特征在于:所述双定子多相复合永磁同步电机(313)内定子和外定子共用一个转子，该转子采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁体的复合结构。7.—种采用如权利要求1所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤: I)检测双定子多相复合永磁同步电机(313)的转速信号ωΓ和位置信号0r，0*r为给定的指令转子位置角；将实际转子位置角Θγ和指令转子位置角Θ*Γ比较，通过位置控制器(510)的作用，输出指令转速信号ω*; 将检测到的双定子多相复合永磁同步电机(313)实际转速0^和指令转速ω*比较，通过速度控制器(59)的作用，输出电磁转矩指令值，同时根据电磁转矩方程，可得到q轴电流指令值i*q; 2)控制d轴指令电流i*d= O;检测双定子多相复合永磁同步电机(313)外定子和内定子五相电流is，经过5s/2r坐标变换单元(511)，得到dq坐标系电机定子实际电流id和iq;将id和iq分别与电流指令值i*d和i*q比较，经过电流控制器的作用，输出dq坐标系电机定子指令电压u*d和u*q;经过2r/5s坐标变换单元(57)，将指令电压u*d和u*q变为五相静止坐标系下的指令电压U*;以u*为期望输出的电压，控制矩阵变换器的逆变侧，使其输出五相电压并作用于永磁同步电机(55)的定子绕组中； 3)第一可控整流级(39)和第二可控整流级(310)采用空间电流矢量控制方式产生中间直流电压，调制策略主要是依据三相电压的瞬时值判断合成矢量所在的扇区，再确定由哪三个基本空间电流向量合成参考向量，其次计算三个基本电流空间向量的作用时间，再确定三个基本电流空间向量对应的开关状态，最后按照3段式、开关损耗最低的原则确定三个基本电流空间向量作用的顺序，并根据开关顺序确定每相四个开关管的开关状态与切换点对应的时间； 4)第一五相三电平逆变器器(311)和第二五相三电平逆变器(312)采用的是五相三电平二极管箝位型逆变器，采用传统三电平空间电压矢量调制，在整流级电压作用下，参考输入电流矢量的相邻矢量对应开关状态产生的输出电压为两个输入线电压Ul和U2，而在零矢量作用下输出零电压，τ1、τ2、τ0分别对应U1、U2、U0的作用时间。8.根据权利要求7所述的间接矩阵变换型多相多电平双定子多相复合永磁电机系统的控制方法，其特征在于，所述逆变级的调制与整流级协调控制过程为:在整流级零电压作用期间输出零矢量，而在整流级两级线电压下分别进行一次空间矢量调制;逆变级作用效果中，(11、(12、(13、(14、(10分别为电压矢量￥1、￥2、￥3、￥4、￥0的占空比，￥1、￥2、￥3、￥4为合成输出电压的四个有效空间矢量，VO为零矢量，逆变级作用效果中，每级整流级线电压下采用相同的四个有效空间矢量，同一有效矢量在不同整流级线电压下的占空比相同，在此基础上，将逆变器的零电压矢量分配在整流级开关的切换处，可以实现整流级开关的零电流换流，进而实现开关损耗最小、矢量对称分布及中点电压平衡。
【文档编号】H02J3/12GK105896856SQ201610248662
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】王政, 肖扬, 游帅, 李昊旻, 程明
【申请人】东南大学