CN110350833B - 一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置 - Google Patents

一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置 Download PDF

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CN110350833B CN201810299538.5A CN201810299538A CN110350833B CN 110350833 B CN110350833 B CN 110350833B CN 201810299538 A CN201810299538 A CN 201810299538A CN 110350833 B CN110350833 B CN 110350833B
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Abstract

本申请公开了一种六相交流电机的控制方法，包括：确定各套绕组d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定变流器模块的直流供电电压值；采用预设控制算法根据电流给定值和电流反馈值分别计算各套绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据电流反馈值计算包括有绕组内部解耦项和两套绕组间交叉解耦项的电压解耦量；对电压控制分量和电压解耦量进行求和计算电压控制总量；根据各套绕组的电压控制总量和直流供电电压值，进行空间矢量调制生成脉冲控制信号，并分别发送至与各套绕组对应的变流器模块。本申请可全面有效地对绕组电流进行解耦处理，进而有效提高控制性能。本申请还公开了一种六相交流电机系统及其控制装置，也具有上述有益效果。

Description

一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置
技术领域
本申请涉及六相交流电机的控制技术领域，特别涉及一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置。
背景技术
相比于常规的三相交流电机，六相交流电机具有较小的输出转矩脉动和较高的装置可靠性，并且可在低电压供电情况下实现大功率输出，因而非常适合应用于电动汽车、舰船推进和航天航空等场合。
对于六相交流电机，特别是双Y移30°六相交流电机，其定子电流中会产生相较于三相交流电机更多的谐波分量，尤其是在高电压大功率的情况下。现有技术中常采用分散矢量控制方式(即将六相交流电机的两套三相绕组看作是两个三相交流电机，分别进行矢量控制)来调节和控制六相交流电机，以抑制谐波并实现电机的平稳运行。
在六相交流电机运行时，每套绕组内部以及两套绕组之间都存在耦合现象，会影响对六相交流电机的控制性能。而现有技术的分散矢量控制中，要么没有对绕组进行解耦处理，要么只针对绕组内部的耦合现象进行了解耦处理而没有考虑到两套绕组之间的耦合，因而其控制效果还有待提高。
由此可见，采用何种六相交流电机的控制方法，以便有效地消除绕组间的耦合现象对控制性能的影响，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种六相交流电机系统及其控制方法和控制装置，以便通过对绕组耦合现象的解耦计算，有效提高对六相交流电机的控制性能。
为解决上述技术问题，本申请提供一种六相交流电机的控制方法，所述六相交流电机包括两套三相绕组；所述控制方法包括：
确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；
采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；
采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；
分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；
根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。
可选地，
当所述六相交流电机为六相异步交流电机时，所述预设解耦表达式为：
Figure BDA0001619446810000021
当所述六相交流电机为六相同步交流电机时，所述预设解耦表达式为：
Figure BDA0001619446810000022
其中，ud1_couple和uq1_couple分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；ud2_couple和uq2_couple分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；id1和iq1分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值，id2和iq2分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值；Rs、ω1分别为定子电阻和定子绕组角频率；Lm、Ls和Lr分别为所述六相异步交流电机的励磁电感、定子电感和转子电感；ψf、Md和Mq分别为所述六相同步交流电机的永磁体磁链、两套所述绕组d轴间的互感和两套所述绕组q轴间的互感。
可选地，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值包括：
判断是否存在发生故障的所述变流器模块；
若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；
若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；
若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。
可选地，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值包括：
获取各套所述绕组的三相电流实际值；
分别对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述电流反馈值。
可选地，还包括：
获取各套所述绕组的三相电流实际值；
根据各套所述绕组的所述三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套所述绕组的谐波抑制补偿分量；
所述分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量包括：
分别对各套所述绕组的所述电压控制分量、所述电压解耦量以及所述谐波抑制补偿分量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量。
可选地，所述根据各套所述绕组的所述三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套所述绕组的谐波抑制补偿分量包括：
对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行矢量空间解耦变换；
对所述矢量空间解耦变换结果中的z1-z2平面分量进行两项静止到两相旋转的坐标系变换，以便将各套所述绕组的所述三相电流实际值中的5次谐波和7次谐波均转换为6次谐波；
将所述两项静止到两相旋转的坐标系变换结果输入预设的PR控制器，其中，所述PR控制器的谐振频率与所述6次谐波的频率相同；
对所述PR控制器的输出结果进行两相旋转到两项静止的坐标系变换；将所述两相旋转到两项静止的坐标系变换结果作为z1-z2平面分量，进行矢量空间解耦反变换，以获取各套所述绕组的谐波抑制三相补偿电压；
分别对所述谐波抑制三相补偿电压进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述谐波抑制补偿分量。
可选地，所述预设控制算法为PI控制算法。
本申请还提供了一种六相交流电机的控制装置，所述六相交流电机包括两套三相绕组；所述控制装置包括：
确定模块：用于确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；并确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；
计算模块：用于采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；并分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；
调制模块：用于根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。
可选地，所述确定模块具体用于：
判断是否存在发生故障的所述变流器模块；若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。
本申请还提供了一种六相交流电机系统，包括带有两套三相绕组的六相交流电机、传动控制模块和为所述六相交流电机的各套所述绕组供电的变流器模块；所述传动控制模块用于实现如上所述的任一种六相交流电机的控制方法。
本申请所提供的六相交流电机的控制方法包括：确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电。
可见，相比于现有技术，本申请所提供的六相交流电机的控制方法中，通过根据预设解耦表达式计算出包括有绕组内部解耦项和绕组间交叉解耦项的电压解耦量，可以全面有效地对绕组电流进行解耦处理，实现对两套绕组的独立的分散控制，从而消除绕组耦合现象对电机控制的不利影响，进而有效地提高对六相交流电机的控制性能。本申请所提供的六相交流电机系统及其控制装置可以实现上述六相交流电机的控制方法，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。
图1为本申请实施例所提供的一种六相交流电机的控制方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种六相交流电机的控制框图；
图3为本申请实施例所提供的一种确定各套绕组的d轴和q轴的电流反馈值的方法示意图；
图4为本申请实施例所提供的另一种六相交流电机的控制框图；
图5为本申请实施例所提供的一种确定各套绕组的谐波抑制补偿分量的方法示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种六相交流电机的控制装置的结构框图。
具体实施方式
本申请的核心在于提供一种六相交流电机系统及其控制方法和装置，以便通过对绕组耦合现象的解耦计算，有效提高对六相交流电机的控制性能。
为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1和图2，图1和图2分别为本申请实施例所提供的一种六相交流电机的控制方法的流程图和控制框图，主要包括以下步骤：
步骤1：确定各套绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套绕组供电的变流器模块的直流供电电压值。
步骤2：采用预设控制算法，根据各套绕组的电流给定值与电流反馈值的差值，分别计算各套绕组的电压控制分量。
步骤3：采用预设解耦表达式，根据各套绕组的电流反馈值，分别计算各套绕组的电压解耦量，电压解耦量包括绕组的内部解耦项和两套绕组间的交叉解耦项。
步骤4：分别对各套绕组的电压控制分量和电压解耦量进行求和计算，以获取各套绕组的电压控制总量。
具体地，本申请实施例所提供的控制方法采用分散矢量控制方式，对六相交流电机的两套三相绕组分别进行矢量控制。为了实现对六相交流电机的无差控制，本申请采用了常用的闭环控制，即根据各套绕组的电流给定值与电流反馈值的误差来计算电压控制总量，则只要受控电机没有运行到设定的运行状态，电压控制总量就会继续作用于受控电机，使其最终调整到设定的运行状态。
其中，这里所说的各个量，如电流给定值等，均为在两项旋转坐标系中d轴和q轴的量。这是因为，对于三相交流电机，通过一定的坐标变换，可将定子三个绕组所产生的旋转磁场转换为等效的直轴(即d轴)和交轴(即q轴)电流所产生的旋转磁场，从而简化对三相交流电机的分析和控制。因此，如图2所示，所说的电流给定值包括第一套绕组的d轴电流给定值id1_ref和q轴电流给定值iq1_ref，以及第二套绕组的d轴电流给定值id2_ref和q轴电流给定值iq2_ref；所说的电流反馈值就包括第一套绕组的d轴电流反馈值id1和q轴电流反馈值iq1，以及第二套绕组的d轴电流反馈值id2和q轴电流反馈值iq2；同样，所说的电压解耦量包括ud1_couple、uq1_couple、ud2_couple和uq2_couple；所说的电压控制分量包括ud1_con、uq1_con、ud2_con和uq2_con；则得到的电压控制总量包括ud1_sum、uq1_sum、ud2_sum和uq2_sum。
这里所说的电压控制总量为电压控制分量和电压解耦量的和。顾名思义，电压解耦量正是为消除绕组耦合现象对控制效果形成不良影响的补偿量。其中，预设控制算法是用于根据电流给定值和电流反馈值的差值来计算电压控制分量的；而预设解耦表达式是用于根据电流反馈值来计算电压解耦量的。对于预设控制算法，本领域技术人员可以根据实际应用情况自行选择合适的控制算法，例如PI或者PD控制算法等；而对于预设解耦表达式，其需要同时考虑到绕组内部的耦合现象和绕组间的交叉耦合现象，因此，根据预设解耦表达式所得到的电压解耦量应当包括绕组的内部解耦项以及两套绕组之间的交叉解耦项，从而对两套绕组电流进行全面有效的解耦处理，实现独立的分散控制，提高对六相交流电机的控制性能。
需要说明的是，计算电压控制分量的步骤2和计算电压解耦量的步骤3之间没有先后顺序要求，即，还可以两者一起计算或者先实施步骤3再实施步骤2，本申请实施例对此并不进行限定，本领域技术人员可自行选择并设置。
步骤5：根据各套绕组的电压控制总量和直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套绕组的脉冲控制信号，并将脉冲控制信号分别发送至与各套绕组对应的变流器模块，以便各个变流器模块在脉冲控制信号的控制下为对应的绕组供电。
当计算得到了电压控制总量之后，即可根据电压控制总量和变流器模块的直流供电电压值进行空间矢量调制，例如常用的SVPWM调制，以便分别获取对应于各套绕组的变流器模块的脉冲控制信号，令各变流器模块在脉冲控制信号的作用下输出相应的三相交流电至各套绕组。
可见，本申请实施例所提供的六相交流电机的控制方法中，通过根据预设解耦表达式计算出包括有绕组内部解耦项和绕组间交叉解耦项的电压解耦量，可以全面有效地对绕组电流进行解耦处理，实现对两套绕组的独立的分散控制，从而消除绕组耦合现象对电机控制的不利影响，进而有效地提高对六相交流电机的控制性能。
本申请所提供的六相交流电机的控制方法，在上述实施例的基础上：
作为一种优选实施例，
当六相交流电机为六相异步交流电机时，预设解耦表达式为：
Figure BDA0001619446810000091
当六相交流电机为六相同步交流电机时，预设解耦表达式为：
Figure BDA0001619446810000092
其中，ud1_couple和uq1_couple分别为第一套绕组的d轴和q轴的电压解耦量；ud2_couple和uq2_couple分别为第二套绕组的d轴和q轴的电压解耦量；id1和iq1分别为第一套绕组的d轴和q轴的电流反馈值，id2和iq2分别为第二套绕组的d轴和q轴的电流反馈值；Rs、ω1分别为定子电阻和定子绕组角频率；Lm、Ls和Lr分别为六相异步交流电机的励磁电感、定子电感和转子电感；ψf、Md和Mq分别为六相同步交流电机的永磁体磁链、两套绕组d轴间的互感和两套绕组q轴间的互感。
具体地，本申请实施例中的控制方法具体可根据不同的六相交流电机类型选择合适的解耦表达式。作为一种优选实施例，当六相交流电机为六相异步交流电机时，可采用如式(1)所示的解耦表达式；而当六相交流电机为六相同步交流电机时，可采用如式(2)所示的解耦表达式。以式(2)为例，其中，对于第一套绕组的d轴电压解耦量ud1_couple而言，Rsid1-ω1Lqiq1即为本套绕组内的内部解耦项，而-ω1Mqiq2即为两套绕组间的交叉解耦项。其他的电压解耦量情况类似，这里就不再赘述。
作为一种优选实施例，确定各套绕组的d轴和q轴的电流给定值包括：
判断是否存在发生故障的变流器模块；
若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个变流器模块的温度；并判断变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；
若是，则根据六相交流电机的输出功率要求，为两套绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；
若否，则根据输出功率要求，为两套绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的变流器模块所对应的电流给定值小于温度较低的变流器模块所对应的电流给定值。
本申请实施例所提供的控制方法中，可以根据各个变流器模块的温度情况来合理动态调整各套绕组的电流给定值，以防止个别变流器模块因升温而损坏器件等情况发生。
具体地，当两套绕组对应的变流器模块的温度相差不大即低于预设阈值时，可平均分配两套绕组的电流给定值；当两套绕组对应的变流器模块的温差大于预设阈值时，即可不进行平均分配，而是令温度高的变流器模块对应的电流给定值小于温度低的变流器模块。当然，无论怎样进行分配，都应该令两套绕组的输出功率之和满足六相交流电机的输出功率要求。
请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种确定各套绕组的d轴和q轴的电流反馈值的方法示意图。作为一种优选实施例，确定各套绕组的d轴和q轴的电流反馈值包括：
获取各套绕组的三相电流实际值；
分别对各套绕组的三相电流实际值进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套绕组的d轴和q轴的电流反馈值。
当获取到三相电流实际值[a1 a2 b1 b2 c1 c2]之后，就可以根据式(3)和式(4)进行三相静止到两相旋转的坐标系变换。具体地，根据式(3)可以由[a1 b1 c1]得到第一套绕组的d轴和q轴电流反馈值[id1 iq1]，根据式(4)可以由[a2 b2 c2]得到第二套绕组的d轴和q轴电流反馈值[id2 iq2]：
Figure BDA0001619446810000111
Figure BDA0001619446810000112
其中，θ为转子磁链的角度，并具体可由相应的测量装置通过测量计算获得。
请参考图4，图4为本申请实施例所提供的另一种六相交流电机的控制框图。
图4中具体采用了PI控制算法作为计算电压控制分量的预设控制算法。此外，作为一种优选实施例，图4所示的控制方法在上述实施例的基础上，还包括：
获取各套所述绕组的三相电流实际值；
根据各套绕组的三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套绕组的谐波抑制补偿分量；
分别对各套绕组的电压控制分量和电压解耦量进行求和计算，以获取各套绕组的电压控制总量包括：
分别对各套绕组的电压控制分量、电压解耦量以及谐波抑制补偿分量进行求和计算，以获取各套绕组的电压控制总量。
实际应用中，由于谐波分量是影响电机控制精度的一大问题，所以，在前述任一实施例的基础上，本申请还可以进一步通过谐波抑制手段来提高对电机的控制精度。
具体地，如图4所示，当获取到各套绕组的三相电流实际值之后，可以针对其中的谐波分量而利用预设谐波抑制算法计算得到对应的谐波抑制补偿分量，即图4中的ud1_57、uq1_57、ud2_57和uq2_57，它们分别表示第一套绕组d轴的谐波抑制补偿分量、第一套绕组q轴的谐波抑制补偿分量、第二套绕组d轴的谐波抑制补偿分量和第二套绕组q轴的谐波抑制补偿分量。通过将谐波抑制补偿分量作为电压控制总量的一部分而作用到电机的控制中，可以对电流中的谐波分量进行抑制。
至于所说的预设谐波抑制算法及其相关参数，本领域技术人员可以根据实际应用情况自行选择并设置实现，本申请实施例对此并不限定。
请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种确定各套绕组的谐波抑制补偿分量的方法示意图。作为一种优选实施例，根据各套绕组的三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套绕组的谐波抑制补偿分量包括：
对各套绕组的三相电流实际值进行矢量空间解耦变换；
对矢量空间解耦变换结果中的z1-z2平面分量进行两项静止到两相旋转的坐标系变换，以便将各套绕组的三相电流实际值中的5次谐波和7次谐波均转换为6次谐波；
将两项静止到两相旋转的坐标系变换结果输入预设的PR控制器，其中，PR控制器的谐振频率与6次谐波的频率相同；
对PR控制器的输出结果进行两相旋转到两项静止的坐标系变换；将两相旋转到两项静止的坐标系变换结果作为z1-z2平面分量，进行矢量空间解耦反变换，以获取各套绕组的谐波抑制三相补偿电压；
分别对谐波抑制三相补偿电压进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套绕组的d轴和q轴的谐波抑制补偿分量。
具体地，如图5所示，首先，当获取到各套绕组的三相电流实际值[a1 a2 b1 b2 c1c2]之后，可以根据式(5)对其进行矢量空间解耦变换，得到解耦后的α-β平面分量、z1-z2平面分量和o1-o2平面分量，其中，电流的谐波分量就主要分布在z1-z2平面分量中。矢量空间解耦变换的具体表达式如式(5)所示：
Figure BDA0001619446810000131
由于在经过矢量空间解耦变换后，谐波分量(主要是5次谐波和7次谐波)主要分布在z1-z2平面分量中，因此可以根据式(6)对[z1z2]进行两项静止到两相旋转的坐标系变换得到[dz qz]，以便将各套绕组的三相电流实际值中的5次谐波和7次谐波均转换为6次谐波，并利用谐振频率为6倍基频的PR控制器对6次谐波进行无差控制。
其中，两项静止到两相旋转的坐标系变换的具体表达式如式(6)所示：
Figure BDA0001619446810000132
此外，PR控制器即比例谐振控制器，它由比例环节和谐振环节组成，表达式如式(7)所示，可对正弦量实现无静差控制：
Figure BDA0001619446810000141
其中，kp为比例增益系数，kr为谐振项系数，ω为谐振频率，ωc为截止频率，通过设置截止频率ωc可以扩大或缩小谐振控制器的带宽，改变谐振控制器对信号频率变换的敏感程度。
通过PR控制器在谐波抑制中的作用，使得对六相交流电机定子电流中的谐波分量进行了很好的抑制，并简化了控制复杂度，进一步提高了对六相交流电机的控制性能。
在得到了PR控制器的输出结果[dz` qz`]之后，为了得到d轴和q轴的谐波抑制补偿分量，需要再进行一系列坐标变换。首先，可以根据式(8)，对6倍基频的PR控制器输出的结果[dz` qz`]进行两相旋转到两项静止的坐标系变换，得到坐标变换结果[z1` z2`]。其中，两相旋转到两项静止的坐标系变换的具体表达式如式(8)所示：
Figure BDA0001619446810000142
其次，可将[z1` z2`]作为z1-z2平面分量，同时令α-β平面分量和o1-o2平面分量均取零，构造出一个新的矢量空间解耦结果：[0 0 z1` z2` 0 0]，并根据式(9)对[0 0 z1`z2` 0 0]进行矢量空间解耦反变换，以得到谐波抑制三相补偿电压[a1` a2` b1` b2` c1`c2`]。其中，矢量空间解耦反变换的具体表达式如式(9)所示：
Figure BDA0001619446810000143
然后，可分别对三相补偿电压[a1` b1` c1`]和[a2` b2` c2`]进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以便由[a1` b1` c1`]得到第一套绕组的d轴和q轴的谐波抑制补偿分量[ud1_57 uq1_57]，并由[a2` b2` c2`]得到第二套绕组的d轴和q轴的谐波抑制补偿分量[ud2_57 uq2_57]。具体的变换表达式可类比前文所述，这里就不再赘述。
当得到谐波抑制补偿分量之后，便可以求取电压控制分量、电压解耦量与谐波抑制补偿分量三者的和，作为电压控制总量对电机实施控制。
作为一种优选实施例，预设控制算法为PI控制算法。
具体地，如前所述，这里所说的预设控制算法优选为控制领域内经典且易实现的PI控制算法，当然，本领域技术人员也可以根据实际应用情况而选择如PD、PID等其他控制算法，本申请对此并不进行限定。
下面对本申请实施例所提供的六相交流电机的控制装置进行介绍。
请参阅图6，图6为本申请所提供的一种六相交流电机的控制装置的结构框图；包括确定模块1、计算模块2和调制模块3；
确定模块1用于确定各套绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；并确定为各套绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；
计算模块2用于采用预设控制算法，根据各套绕组的电流给定值与电流反馈值的差值，分别计算各套绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套绕组的电流反馈值，分别计算各套绕组的电压解耦量，电压解耦量包括绕组的内部解耦项和两套绕组间的交叉解耦项；并分别对各套绕组的电压控制分量和电压解耦量进行求和计算，以获取各套绕组的电压控制总量；
调制模块3用于根据各套绕组的电压控制总量和直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套绕组的脉冲控制信号，并将脉冲控制信号分别发送至与各套绕组对应的变流器模块，以便各个变流器模块在脉冲控制信号的控制下为对应的绕组输电。
可见，本申请所提供的六相交流电机的控制装置，通过根据预设解耦表达式计算出包括有绕组内部解耦项和绕组间交叉解耦项的电压解耦量，可以全面有效地对绕组电流进行解耦处理，实现对两套绕组的独立的分散控制，从而消除绕组耦合现象对电机控制的不利影响，进而有效地提高对六相交流电机的控制性能。
本申请所提供的六相交流电机的控制装置，在上述实施例的基础上：
作为一种优选实施例，确定模块1具体用于：
获取各套绕组的三相电流实际值；分别对各套绕组的三相电流实际值进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套绕组的d轴和q轴的电流反馈值。
作为一种优选实施例，所述确定模块1具体用于：
判断是否存在发生故障的变流器模块；若不存在发生故障的变流器模块，则获取各个变流器模块的温度；并判断变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；若是，则根据六相交流电机的输出功率要求，为两套绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；若否，则根据输出功率要求，为两套绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的变流器模块所对应的电流给定值小于温度较低的变流器模块所对应的电流给定值。
本申请还提供了一种六相交流电机系统，包括带有两套三相绕组的六相交流电机、传动控制模块和为六相交流电机的各套绕组供电的变流器模块；传动控制模块用于实现如上任一实施例所介绍的六相交流电机的控制方法。
本申请所提供的六相交流电机系统及其控制装置的具体实施方式与上文所描述的六相交流电机的控制方法可相互对应参照，这里就不再赘述。
本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种六相交流电机的控制方法，所述六相交流电机带有两套三相绕组；其特征在于，所述控制方法包括：
确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；
采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；
采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；
分别对各套所述绕组的所述电压控制分量、所述电压解耦量和谐波抑制补偿分量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；
根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电；
其中，所述谐波抑制补偿分量的计算过程包括：
对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行矢量空间解耦变换；
对所述矢量空间解耦变换结果中的z1-z2平面分量进行两项静止到两相旋转的坐标系变换，以便将各套所述绕组的所述三相电流实际值中的5次谐波和7次谐波均转换为6次谐波；
将所述两项静止到两相旋转的坐标系变换结果输入预设的PR控制器，其中，所述PR控制器的谐振频率与所述6次谐波的频率相同；
对所述PR控制器的输出结果进行两相旋转到两项静止的坐标系变换；将所述两相旋转到两项静止的坐标系变换结果作为z1-z2平面分量，进行矢量空间解耦反变换，以获取各套所述绕组的谐波抑制三相补偿电压；
分别对所述谐波抑制三相补偿电压进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述谐波抑制补偿分量。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
当所述六相交流电机为六相异步交流电机时，所述预设解耦表达式为：
Figure FDA0002914292350000021
当所述六相交流电机为六相同步交流电机时，所述预设解耦表达式为：
Figure FDA0002914292350000022
其中，ud1_couple和uq1_couple分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；ud2_couple和uq2_couple分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的所述电压解耦量；id1和iq1分别为第一套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值，id2和iq2分别为第二套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值；Rs、ω1分别为定子电阻和定子绕组角频率；Lm、Ls和Lr分别为所述六相异步交流电机的励磁电感、定子电感和转子电感；ψf、Md和Mq分别为所述六相同步交流电机的永磁体磁链、两套所述绕组d轴间的互感和两套所述绕组q轴间的互感。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值包括：
判断是否存在发生故障的所述变流器模块；
若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；
若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；
若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流反馈值包括：
获取各套所述绕组的三相电流实际值；
分别对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述电流反馈值。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
获取各套所述绕组的三相电流实际值；
根据各套所述绕组的所述三相电流实际值，按照预设谐波抑制算法，分别计算各套所述绕组的谐波抑制补偿分量；
所述分别对各套所述绕组的所述电压控制分量和所述电压解耦量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量包括：
分别对各套所述绕组的所述电压控制分量、所述电压解耦量以及所述谐波抑制补偿分量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量。
6.根据权利要求1至5任一项所述的控制方法，其特征在于，所述预设控制算法为PI控制算法。
7.一种六相交流电机的控制装置，所述六相交流电机包括两套三相绕组；其特征在于，所述控制装置包括：
确定模块：用于确定各套所述绕组的d轴和q轴的电流给定值和电流反馈值；并确定为各套所述绕组供电的变流器模块的直流供电电压值；
计算模块：用于采用预设控制算法，根据各套所述绕组的所述电流给定值与所述电流反馈值的差值，分别计算各套所述绕组的电压控制分量；采用预设解耦表达式，根据各套所述绕组的所述电流反馈值，分别计算各套所述绕组的电压解耦量，所述电压解耦量包括所述绕组的内部解耦项和两套所述绕组间的交叉解耦项；并分别对各套所述绕组的所述电压控制分量、所述电压解耦量和谐波抑制补偿分量进行求和计算，以获取各套所述绕组的电压控制总量；
调制模块：用于根据各套所述绕组的所述电压控制总量和所述直流供电电压值，进行空间矢量调制，以分别获取各套所述绕组的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号分别发送至与各套所述绕组对应的所述变流器模块，以便各个所述变流器模块在所述脉冲控制信号的控制下为对应的所述绕组供电；
其中，所述谐波抑制补偿分量的计算过程包括：对各套所述绕组的所述三相电流实际值进行矢量空间解耦变换；对所述矢量空间解耦变换结果中的z1-z2平面分量进行两项静止到两相旋转的坐标系变换，以便将各套所述绕组的所述三相电流实际值中的5次谐波和7次谐波均转换为6次谐波；将所述两项静止到两相旋转的坐标系变换结果输入预设的PR控制器，其中，所述PR控制器的谐振频率与所述6次谐波的频率相同；对所述PR控制器的输出结果进行两相旋转到两项静止的坐标系变换；将所述两相旋转到两项静止的坐标系变换结果作为z1-z2平面分量，进行矢量空间解耦反变换，以获取各套所述绕组的谐波抑制三相补偿电压；分别对所述谐波抑制三相补偿电压进行三相静止到两相旋转的坐标系变换，以获取各套所述绕组的d轴和q轴的所述谐波抑制补偿分量。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
判断是否存在发生故障的所述变流器模块；若不存在发生故障的所述变流器模块，则获取各个所述变流器模块的温度；并判断所述变流器模块的温度的差值是否小于预设阈值；若是，则根据所述六相交流电机的输出功率要求，为两套所述绕组设置相等的d轴和q轴的电流给定值；若否，则根据所述输出功率要求，为两套所述绕组设置不等的d轴和q轴的电流给定值；其中，温度较高的所述变流器模块所对应的所述电流给定值小于温度较低的所述变流器模块所对应的所述电流给定值。
9.一种六相交流电机系统，其特征在于，包括带有两套三相绕组的六相交流电机、传动控制模块和为所述六相交流电机的各套所述绕组供电的变流器模块；所述传动控制模块用于实现如权利要求1至6任一项所述的六相交流电机的控制方法。
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