CN108258945A - 一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法，包括第一逆变器桥臂、第二逆变器桥臂和第三逆变器桥臂，第一逆变器桥臂、第二逆变器桥臂和第三逆变器桥臂的一端分别与三相永磁同步电机和三相永磁同步电机连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机的分时运行，本发明与传统方法相比，减少了开关器的数量，降低了功耗、降低了成本。

Description

一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法

技术领域

本发明属于电机系统及控制技术领域，具体涉及一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，具有本身的功率效率高以及功率因数高、发热小、允许的过载电流大，可靠性高等特点，相比于传统的电励磁同步电机，永磁同步电机又具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点，使得永磁同步电机在多个领域得到快速的应用和发展。

越来越多的国内外学者对永磁同步电机的本体设计和控制算法进行优化。传统情况下，双永磁同步电机由十二开关逆变器控制驱动，运用的器件多、功耗大、成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法，减少功率开关器的数量，减少功耗，同时使两个永磁同步电机能够分时运行。

本发明采用以下技术方案：

一种双永磁同步电机九开关逆变器，包括第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃，第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃的一端分别与三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2均与霍尔传感器和电流传感器连接。

具体的，第一逆变器桥臂L₁包括依次连接的第一功率开关管T₁、第四功率开关管T₄、第七功率开关管T₇，第二逆变器桥臂L₂包括依次连接的第二功率开关管T₂、第五功率开关管T₅、第八功率开关管T₈，第三逆变器桥臂L₃包括依次连接的第三功率开关管T₃、第六功率开关管T₆、第九功率开关管T₉。

进一步的，三相永磁同步电机M1包括第一电枢绕组A、第二电枢绕组B、第三电枢绕组C，第一电枢绕组A与第一桥臂L₁的上开关管T₁和中开关管T₄之间的x点相连；第二电枢绕组B与第二桥臂L₂的上开关管T₂和中开关管T₅之间的y点相连；第三电枢绕组C与第一桥臂L₃的上开关管T₃和中开关管T₆之间的z点相连。

进一步的，三相永磁同步电机M2包括第一电枢绕组U、第二电枢绕组V、第三电枢绕组W，第一电枢绕组U与第一桥臂L₁的中开关管T₄和下开关管T₇之间的a点相连；第二电枢绕组V与第二桥臂L₂的中开关管T₅和下开关管T₈之间的b点相连；第三电枢绕组W与第三桥臂L₃的中开关管T₆和下开关管T₉之间的c点相连。

一种双永磁同步电机九开关逆变器控制方法，包括以下步骤：

S1、对系统进行初始化，霍尔传感器和电流传感器分别采集三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的霍尔信号和三相电流信号，霍尔信号送到位置和转速产生单元解析为电机转子的位置信号θ₁、θ₂和速度信号ω₁、ω₂后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中；三相电流I_A、I_B、I_C、I_U、I_V、I_W送到电流调节模块中；

S2、根据参考速度和步骤S1反馈速度ω₁、ω₂经过速度调节模块得到速度误差e_w1、e_w2，速度误差经过PI控制器得到总参考电流总参考电流经过参考电流发生器，分别转换成三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的三相参考电流；

S3、三相参考电流和三相电流I_A、I_B、I_C、I_U、I_V、I_W经过电流调节模块，得到三相电流误差分别输入到滞环控制器，然后输出得到第一PWM产生单元和第二PWM产生单元；

S4、滞环控制器分别控制第一PWM产生单元和第二PWM产生单元对应产生九路PWM信号，分别控制第一功率开关管T₁、第二功率开关管T₂、第三功率开关管T₃、第四功率开关管T₄、第五功率开关管T₅、第六功率开关管T₆、第七功率开关管T₇、第八功率开关管T₈和第九功率开关管T₉；

S5、第一支路产生的九路PWM信号PWMA和第二支路产生的九路PWM信号PWMB经过选择开关T_c，选择对应支路的PWM信号输入到逆变器，当T_c＝1时，将PWMA信号输入到逆变器，控制九个功率开关管的状态，使永磁同步电机M1运转；当T_c＝0时，将PWMB信号输入到逆变器，控制第一功率开关管T₁、第二功率开关管T₂、第三功率开关管T₃、第四功率开关管T₄、第五功率开关管T₅、第六功率开关管T₆、第七功率开关管T₇、第八功率开关管T₈和第九功率开关管的状态，使永磁同步电机M2运转。

具体的，步骤S2中，三相永磁同步电机M1的三相参考电流如下：

三相永磁同步电机M2的三相参考电流如下：

其中，为三相永磁同步电机M1支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流，为三相永磁同步电机M2支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流。

具体的，步骤S3中，三相永磁同步电机M1支路的三个误差信号输入到滞环控制器后输出的Hc₁、Hc₂、Hc₃为：

三相永磁同步电机M2支路的三个误差信号输入到滞环控制器后输出的Hc₄、Hc₅、Hc₆为：

具体的，步骤S4中，三相永磁同步电机M1支路中，滞环控制器产生的Hc₁、Hc₂、Hc₃控制第一PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同；

三相永磁同步电机M2支路中，滞环控制器产生的Hc₄、Hc₅、Hc₆控制第二PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补。

进一步的，三相永磁同步电机M1支路中，第一桥臂L₁上管PWM₁＝Hc₁、第一桥臂L₁中管第一桥臂L₁下管第二桥臂L₂上管PWM₂＝Hc₂、第二桥臂L₂中管第二桥臂L₂下管第三桥臂L₃上管PWM₃＝Hc₃、第三桥臂L₃中管第三桥臂L₃下管

三相永磁同步电机M2支路中，第一桥臂L₁上管PWM₁＝Hc₄、第一桥臂L₁中管PWM₄＝Hc₄、第一桥臂L₁下管第二桥臂L₂上管PWM₂＝Hc₅、第二桥臂L₂中管PWM₅＝Hc₅、第二桥臂L₂下管第三桥臂L₃上管PWM₃＝Hc₆、第三桥臂L₃中管PWM₆＝Hc₆、第三桥臂L₃下管

具体的，步骤S5中，选择开关T_c由选择时刻T_i控制，当选择时刻T_i为运行周期T_S的奇数倍时，T_c＝1，开关接通三相永磁同步电机M1支路；当选择时刻T_i处于运行周期T_S的偶数倍时，T_c＝0，开关接通三相永磁同步电机M2支路，选择开关T_c如下：

其中，n＝1,2。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种双永磁同步电机九开关逆变器，基于传统的三相双永磁同步电机十二开关六桥臂逆变器工作方式，采用三相双永磁同步电机九开关三桥臂逆变器工作方式，减少了三个功率开关器，一共有九个功率开关器，减少了总的损耗，从而减少了成本。

进一步的，传统的三相单电机驱动系统及其控制方法需要六个功率开关管，进而驱动及控制双电机至少需要十二个功率开关管。但九开关逆变器双电机驱动系统，通过每个逆变器桥臂设置三个功率开关管的方法，目的是使双电机工作时能够共用一个功率开关管，不仅有利于双电机的驱动及其控制，还减少了系统总的功率开关的数量，从而降低了系统总的功率消耗，提升了经济效益。

进一步的，两个电机的三个电枢绕组分别与九开关逆变器的三个桥臂相连接，目的使三个桥臂正常驱动两个电机。这样的连接能够减少桥臂数量，简化结构并且具有良好的控制效果。

进一步的，两个电机与霍尔传感器和电流传感器相连接，霍尔传感器将采集到的电机的霍尔信号送到位置和转速产生单元，产生位置和转速信号；电流传感器将采集到的电机的三相电流信号送到电流调节模块中，进行与三相参考电流相比较。两个传感器与电机连接能够及时检测到电机的霍尔信号和电流信号，两种信号反馈到前面电路中，从而更好的控制电机运行状态。

本发明还公开了一种双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，两个支路参考输入经过转速调节模块输入到PI控制器，PI控制器产生的参考电流输入到电流发生器，分别计算三相参考电流，各个支路产生三个参考电流分量，六个参考电流分量经过电流调节单元产生的六路电流误差输入到滞环控制器后，滞环控制器分别控制第一PWM产生单元和第二PWM产生单元对应产生九路PWM信号PWMA和PWMB，分别控制九个功率开关管，其中第一支路产生的九路PWM信号PWMA控制第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态为上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同，第二支路产生的九路PWM信号PWMB控制第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态为上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补；然后第一支路产生的九路PWM信号PWMA和第二支路产生的九路PWM信号PWMB经过选择开关T_c，选择对应支路的PWM信号输入到逆变器，当T_c＝1时，将PWMA信号输入到逆变器，控制九个功率开关管的状态，使永磁同步电机M1运转；当T_c＝0时，将PWMB信号输入到逆变器，控制九个功率开关管的状态，使永磁同步电机M2运转，通过一个选择开关，控制奇偶时刻不同的PWM信号输入到逆变器，实现了两个三相永磁同步电机分时运行。

进一步的，分别计算三相参考电流，可以得到三个相位相差120°的参考电流分量。这种控制方法简单易行，拥有较强的通用性，可以得到效果良好的电流控制信号。

进一步的，第一支路中滞环控制器产生的Hc₁、Hc₂、Hc₃控制第一PWM产生单元产生三路PWM信号，共产生九路PWM信号PWMA；第二支路中滞环控制器产生的Hc₄、Hc₅、Hc₆控制第二PWM产生单元产生三路PWM信号，共产生九路PWM信号PWMB，九路PWM信号控制九个功率开关器。根据滞环控制器的三个输出信号可以判断出九个功率开关器的状态。

进一步的，第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同，可以实现三相永磁同步电机M1的单独运转，M2不运转；第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补，可以实现三相永磁同步电机M2的单独运转，M1不运转。两个电机不同时刻单独运转，互不影响，系统稳定性好。

进一步的，选择开关Tc由选择时刻Ti控制，让两个三相永磁同步电机在一个周期内交替运行，使一个周期分为两个半周期。

综上所述，本发明与传统方法相比，减少了开关器的数量，降低了功耗、降低了成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明等效拓扑结构图；

图2为本发明总体控制策略流程图；

图3为本发明控制算法简易结构框图；

图4为本发明电机三绕组的相位矢量图；

图5为本发明第一支路PWM产生单元结构图；

图6为本发明第二支路PWM产生单元结构图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法，包含控制器、三个逆变器桥臂以及九个双向晶闸管；三个逆变器桥臂并联后与公共的直流电源相连，在控制算法方面，正常工作时，双永磁同步电机九开关逆变器采用一个九路PWM来驱动，通过一个选择开关实现两个电机的分时运转；能够减少器件，减少成本。

给定参考信号输入PI控制器，经PI整定后送入参考电流发生器，参考电流发生器经公式计算得到三个参考电流分量，三个参考电流分别与三个反馈电流经过电流比较器分别送入相应的滞环控制器中，通过滞环控制产生滞环信号送入PWM产生单元，通过九路PWM信号调制驱动三相九开关逆变器，进一步驱动两个永磁同步电机M1、M2，两个永磁同步电机M1、M2设有反馈电路，通过反馈将霍尔信号送入位置与转速产生单元，位置与转速产生单元将霍尔信号解析为电机转子的位置信号和速度信号后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中，将电流调节模块出来的电流和速度信号送入相应的PI控制器中，从而构成闭环控制系统。

电流传感器将检测到的三相电流送到电流调节模块；霍尔传感器将检测到的霍尔信号送到位置和转速产生单元。

请参阅图1，本发明一种双永磁同步电机九开关逆变器，包括第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃、三相永磁同步电机M1、三相永磁同步电机M2，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2分别与第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃连接；

第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃并联后与公共直流电源相接；公共直流电源用于为第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃供电，其正极为U_dc，负极为GND。

第一逆变器桥臂L₁由第一功率开关管T₁、第四功率开关管T₄、第七功率开关管T₇组成，第二逆变器桥臂L₂由第二功率开关管T₂、第五功率开关管T₅、第八功率开关管T₈组成，第三逆变器桥臂L₃由第三功率开关管T₃、第六功率开关管T₆、第九功率开关管T₉。

第一功率开关管T₁、第二功率开关管T₂、第三功率开关管T₃、第四功率开关管T₄、第五功率开关管T₅、第六功率开关管T₆、第七功率开关管T₇、第八功率开关管T₈、第九功率开关管T₉均采用IGBT或MOSFET功率器件。

三相永磁同步电机M1有第一电枢绕组A、第二电枢绕组B、第三电枢绕组C，三相永磁同步电机M2的第一电枢绕组A与第一桥臂L₁的上开关管T₁和中开关管T₄之间的x点相连；三相永磁同步电机M1的第二电枢绕组B与第二桥臂L₂的上开关管T₂和中开关管T₅之间的y点相连；三相永磁同步电机M1的第三电枢绕组C与第一桥臂L₃的上开关管T₃和中开关管T₆之间的z点相连。

三相永磁同步电机M2有第一电枢绕组U、第二电枢绕组V、第三电枢绕组W，三相永磁同步电机M2的第一电枢绕组U与第一桥臂L₁的中开关管T₄和下开关管T₇之间的a点相连；三相永磁同步电机M2的第二电枢绕组V与第二桥臂L₂的中开关管T₅和下开关管T₈之间的b点相连；三相永磁同步电机M2的第三电枢绕组W与第三桥臂L₃的中开关管T₆和下开关管T₉之间的c点相连。

本发明总体的工作原理如下：在系统稳定运行的过程中，三相九开关变换器可以根据PWM产生单元产生的PWM信号控制功率开关管的开关状态，产生不同的电路拓扑结构，每种拓扑结构对应双永磁同步电机的一种工作模式，每种工作模式所表示的工作状态都能驱动其中一个永磁同步电机独自运行。在三相九开关变换器前面通过一个选择开关，通过一个选择开关，控制两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，实现两个三相永磁同步电机的分时运行。

根据工作需要输入给定速度，与各自的反馈回路的反馈速度对比后，经过PI调节器形成总的参考电流，参考电流经过参考电流发生器形成三相永磁同步电机的三相参考电流，三相参考电流与反馈回路的反馈三相电流对比后产生三相电流误差，电机永磁同步电机的三相电流的误差依次输入到滞环控制器中，滞环控制器控制PWM产生单元产生九路PWM信号，分别控制逆变器的九个功率开关器。

在逆变器前面运用一个选择开关T_c，当选择时刻T_i处于运行周期T_s的奇数倍时，T_c接通第一支路(即T_c＝1)；

当选择时刻T_i处于运行周期T_s的偶数倍时，T_c接通第二支路(即T_c＝0)，从而让不同支路的PWM产生单元产生的不同PWM信号输入到逆变器，控制九个功率开关器的导通和关断，使永磁同步电机M1和永磁同步电机M2能够分时运行。

两个电机独自运行时各有六种状态，各状态下九个功率开关器的状态如下两表所示：

M1运转，M2不运转时各个开关器的状态：

M2运转，M1不运转时各个开关器的状态：

注：0表示关断，1表示导通。T₁₂₃为T₁、T₂、T₃的状态组合；T₄₅₆为T₄、T₅、T₆的状态组合；T₇₈₉为T₇、T₈、T₉的状态组合。

可以看出当三相永磁同步电机M1运转、三相永磁同步电机M2不运转时，开关管T₄、T₅、T₆的状态和开关管T₁、T₂、T₃的状态互补，开关管T₇、T₈、T₉的状态和开关管T₄、T₅、T₆的状态相同；当三相永磁同步电机M2运转、三相永磁同步电机M1不运转时，开关管T₄、T₅、T₆的状态和开关管T₁、T₂、T₃的状态相同，开关管T₇、T₈、T₉的状态和开关管T₄、T₅、T₆的状态互补。

永磁同步电机M1各相电压方程为：

式中u_AN、u_BN、u_CN——三相输入电压；i_A、i_B、i_C——三相电流；e_A、e_B、e_C——三相电动势；R₁——永磁同步电机M1定子绕组每相电阻；L₁——永磁同步电机M1定子绕组各相漏磁通所对应的电感。

永磁同步电机M2各相电压方程为：

式中u_UN、u_VN、u_WN——三相输入电压；i_U、i_V、i_W——三相电流；e_U、e_V、e_W——三相电动势；R₂——永磁同步电机M2定子绕组每相电阻；L₂——永磁同步电机M2定子绕组各相漏磁通所对应的电感。

三相永磁同步电机M1运转时六个状态下各交流侧的相电压u_AN、u_BN、u_CN和线电压u_xy、u_yz、u_xz

三相永磁同步电机M2运转时六个状态下各相的相电压u_UN、u_VN、u_WN和线电压u_ab、u_bc、u_ac

对应的控制算法：在九开关变换器上有一个或两个上开关管导通的前提下，定义永磁同步电机M2的零状态为三相九开关变换器的上管组T₁₂₃的状态与中管组T₄₅₆的状态互补、上管组T₁₂₃的状态和下管组T₇₈₉的状态也互补时的状态，此时永磁同步电机M2的三相绕组U、V、W两端的电压都为0；永磁同步电机M1的零状态为三相九开关变换器的上管组T₁₂₃的状态与中管组T₄₅₆的状态相同、上管组T₁₂₃的状态和下管组T₇₈₉的状态互补时的状态，此时永磁同步电机M1的三相绕组A、B、C两端的电压都为0。为实现两台永磁同步电机的独立控制，需要对逆变器的每一个桥臂进行独立的控制，这里采用对三桥臂进行分段调制策略，为方便说明，这里以图1所示的拓扑图进行说明。选择周期划分规则如表1所示。

表1选择周期划分规则

在运行周期的奇数倍时永磁同步电机M1采用电流滞环控制，而永磁同步电机M2工作在零状态。在选择周期的偶数倍永磁同步电机M2采用电流滞环控制，永磁同步电机M1工作在零状态。当永磁同步电机M1工作在零状态时，此时九开关变换器的上管组T₁₂₃状态与中管组T₄₅₆状态互补，而中管组T₄₅₆状态与下管组T₇₈₉状态相同；当永磁同步电机M2工作在零状态时，此时九开关变换器的上管组T₁₂₃状态与中管组T₄₅₆状态相同，而中管组T₄₅₆状态与下管组T₇₈₉状态互补。这样就实现了三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

双永磁同步电机九开关逆变器驱动系统采用分时控制策略，参照图2和图3，本发明一种双永磁同步电机九开关逆变器控制方法，包括以下步骤：

S1、对系统进行初始化，霍尔传感器和电流传感器分别采集三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的霍尔信号和三相电流信号。霍尔信号送到位置和转速产生单元，位置和转速产生单元将霍尔信号解析为电机转子的位置信号θ₁、θ₂和速度信号ω₁、ω₂后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中；三相电流I_A、I_B、I_C、I_U、I_V、I_W送到电流调节模块中；

S2、参考速度和反馈速度ω₁、ω₂经过速度调节模块，根据公式

得到速度误差e_w1、e_w2，速度误差经过PI控制器得到总参考电流总参考电流 经过参考电流发生器，转换成三相参考电流。

参照图4，两个永磁同步电机各自的三电枢绕组之间相位之差都是120°，是固定不变的；

对于第一支路，得到的三相参考电流分别是：

式中，为第一支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流。

对于第二支路，得到的三相参考电流分别是：

式中，为第二支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流。

S3、三相参考电流和三相电流I_A、I_B、I_C、I_U、I_V、I_W经过电流调节模块，根据公式：

得到三相电流误差在第一支路上，三个误差信号 输入到滞环控制器，根据公式：

输出Hc₁、Hc₂、Hc₃三个信号到第一PWM产生单元；

在第二支路上，三个误差信号输入到滞环控制器，根据公式：

输出Hc₄、Hc₅、Hc₆三个信号到第二PWM产生单元。

S4、第一支路的三个信号Hc₁、Hc₂、Hc₃输入到第一PWM产生单元，第一支路的第一PWM产生单元结构如图5所示，滞环控制器产生的每个信号控制第一PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制每一桥臂上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同。一个滞环控制器控制第一PWM产生单元一共产生九路PWM信号，分别为PWM₁、PWM₂、PWM₃、PWM₄、PWM₅、PWM₆、PWM₇、PWM₈、PWM₉，分别控制开关器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈、T₉。

九路PWM信号具体如下表：

这九路PWM信号组成PWMA，即PWMA＝{PWM_1～9}。

第二支路的三个信号Hc₄、Hc₅、Hc₆输入到第二PWM产生单元，第二支路的第二PWM产生单元结构如图6所示，滞环控制器产生的每个信号控制第二PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制每一桥臂上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补。一个滞环控制器控制第二PWM产生单元一共产生九路PWM信号，分别为PWM₁、PWM₂、PWM₃、PWM₄、PWM₅、PWM₆、PWM₇、PWM₈、PWM₉，分别控制开关器T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈、T₉。

九路PWM信号具体如下表：

这九路PWM信号组成PWMB，即PWMB＝{PWM_1～9}。

S5、第一支路产生的九路PWM信号PWMA和第二支路产生的九路PWM信号PWMB经过一个选择开关T_c，选择哪一支路的PWM信号输入到逆变器。选择开关T_c由选择时刻T_i控制，根据公式：

当选择时刻T_i为运行周期T_S的奇数倍时，T_c＝1，开关接通三相永磁同步电机M1支路；

当选择时刻T_i处于运行周期T_S的偶数倍时，T_c＝0，开关接通三相永磁同步电机M2支路。

选择开关T_c后，把九路PWM信号输入到逆变器，定义PWM为输入到逆变器的最终九路PWM信号，即PWM＝{PWM_1～9}。

根据公式：

当T_c＝1时，把PWMA的九路PWM信号输入到逆变器，控制九个开关的状态，使永磁同步电机M1运转；

当T_c＝0时，把PWMB的九路PWM信号输入到逆变器，控制九个开关的状态，使永磁同步电机M2运转。这样就实现了控制两个三相永磁同步电动机M1、M2交替运转。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，包括第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃，第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂和第三逆变器桥臂L₃的一端分别与三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2连接，另一端并联后与公共直流电源相接，通过在双永磁同步电机九开关逆变器前面设置选择开关控制三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，用于实现三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2均与霍尔传感器和电流传感器连接。

2.根据权利要求1所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，第一逆变器桥臂L₁包括依次连接的第一功率开关管T₁、第四功率开关管T₄、第七功率开关管T₇，第二逆变器桥臂L₂包括依次连接的第二功率开关管T₂、第五功率开关管T₅、第八功率开关管T₈，第三逆变器桥臂L₃包括依次连接的第三功率开关管T₃、第六功率开关管T₆、第九功率开关管T₉。

3.根据权利要求2所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，三相永磁同步电机M1包括第一电枢绕组A、第二电枢绕组B、第三电枢绕组C，第一电枢绕组A与第一桥臂L₁的上开关管T₁和中开关管T₄之间的x点相连；第二电枢绕组B与第二桥臂L₂的上开关管T₂和中开关管T₅之间的y点相连；第三电枢绕组C与第一桥臂L₃的上开关管T₃和中开关管T₆之间的z点相连。

4.根据权利要求2所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器，其特征在于，三相永磁同步电机M2包括第一电枢绕组U、第二电枢绕组V、第三电枢绕组W，第一电枢绕组U与第一桥臂L₁的中开关管T₄和下开关管T₇之间的a点相连；第二电枢绕组V与第二桥臂L₂的中开关管T₅和下开关管T₈之间的b点相连；第三电枢绕组W与第三桥臂L₃的中开关管T₆和下开关管T₉之间的c点相连。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对系统进行初始化，霍尔传感器和电流传感器分别采集三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的霍尔信号和三相电流信号，霍尔信号送到位置和转速产生单元解析为电机转子的位置信号θ₁、θ₂和速度信号ω₁、ω₂后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中；三相电流I_A、I_B、I_C、I_U、I_V、I_W送到电流调节模块中；

S2、根据参考速度和步骤S1反馈速度ω₁、ω₂经过速度调节模块得到速度误差e_w1、e_w2，速度误差经过PI控制器得到总参考电流总参考电流经过参考电流发生器，分别转换成三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的三相参考电流；

S3、三相参考电流和三相电流I_A、I_B、I_C、I_U、I_V、I_W经过电流调节模块，得到三相电流误差分别输入到滞环控制器，然后输出得到第一PWM产生单元和第二PWM产生单元；

S4、滞环控制器分别控制第一PWM产生单元和第二PWM产生单元对应产生九路PWM信号，分别控制第一功率开关管T₁、第二功率开关管T₂、第三功率开关管T₃、第四功率开关管T₄、第五功率开关管T₅、第六功率开关管T₆、第七功率开关管T₇、第八功率开关管T₈和第九功率开关管T₉；

S5、第一支路产生的九路PWM信号PWMA和第二支路产生的九路PWM信号PWMB经过选择开关T_c，选择对应支路的PWM信号输入到逆变器，当T_c＝1时，将PWMA信号输入到逆变器，控制九个功率开关管的状态，使永磁同步电机M1运转；当T_c＝0时，将PWMB信号输入到逆变器，控制第一功率开关管T₁、第二功率开关管T₂、第三功率开关管T₃、第四功率开关管T₄、第五功率开关管T₅、第六功率开关管T₆、第七功率开关管T₇、第八功率开关管T₈和第九功率开关管的状态，使永磁同步电机M2运转。

6.根据权利要求5所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，步骤S2中，三相永磁同步电机M1的三相参考电流如下：

三相永磁同步电机M2的三相参考电流如下：

其中，为三相永磁同步电机M1支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流，为三相永磁同步电机M2支路经PI控制器合成的总参考电流；为经参考电流发生器产生的参考三相电流。

7.根据权利要求5所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，步骤S3中，三相永磁同步电机M1支路的三个误差信号输入到滞环控制器后输出的Hc₁、Hc₂、Hc₃为：

三相永磁同步电机M2支路的三个误差信号输入到滞环控制器后输出的Hc₄、Hc₅、Hc₆为：

8.根据权利要求5所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，步骤S4中，三相永磁同步电机M1支路中，滞环控制器产生的Hc₁、Hc₂、Hc₃控制第一PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同；

三相永磁同步电机M2支路中，滞环控制器产生的Hc₄、Hc₅、Hc₆控制第二PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制第一逆变器桥臂L₁、第二逆变器桥臂L₂、第三逆变器桥臂L₃上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补。

9.根据权利要求8所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，三相永磁同步电机M1支路中，第一桥臂L₁上管PWM₁＝Hc₁、第一桥臂L₁中管第一桥臂L₁下管第二桥臂L₂上管PWM₂＝Hc₂、第二桥臂L₂中管第二桥臂L₂下管第三桥臂L₃上管PWM₃＝Hc₃、第三桥臂L₃中管第三桥臂L₃下管

三相永磁同步电机M2支路中，第一桥臂L₁上管PWM₁＝Hc₄、第一桥臂L₁中管PWM₄＝Hc₄、第一桥臂L₁下管第二桥臂L₂上管PWM₂＝Hc₅、第二桥臂L₂中管PWM₅＝Hc₅、第二桥臂L₂下管第三桥臂L₃上管PWM₃＝Hc₆、第三桥臂L₃中管PWM₆＝Hc₆、第三桥臂L₃下管

10.根据权利要求5所述的一种双永磁同步电机九开关逆变器的控制方法，其特征在于，步骤S5中，选择开关T_c由选择时刻T_i控制，当选择时刻T_i为运行周期T_S的奇数倍时，T_c＝1，开关接通三相永磁同步电机M1支路；当选择时刻T_i处于运行周期T_S的偶数倍时，T_c＝0，开关接通三相永磁同步电机M2支路，选择开关T_c如下：

其中，n＝1,2…。