CN113938071A - 三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置 - Google Patents

三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113938071A
CN113938071A CN202111039469.2A CN202111039469A CN113938071A CN 113938071 A CN113938071 A CN 113938071A CN 202111039469 A CN202111039469 A CN 202111039469A CN 113938071 A CN113938071 A CN 113938071A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
inverter
voltage
coefficient
given voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111039469.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113938071B (zh
Inventor
李柏松
黄韦
陈伟
程祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Step Electric Corp
Original Assignee
Shanghai Step Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Step Electric Corp filed Critical Shanghai Step Electric Corp
Priority to CN202111039469.2A priority Critical patent/CN113938071B/zh
Publication of CN113938071A publication Critical patent/CN113938071A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113938071B publication Critical patent/CN113938071B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置，该方法包括：根据给定电压获得过调制系数；根据给定电压、过调制系数和三相逆变器的母线电压计算三相占空比，并对计算出的三相占空比进行限制；用经过限制后的三相占空比控制三相逆变器，以驱动单相电机。本发明可以控制三相逆变器输出单相电机所需的电压，从而实现对单相电机的控制。

Description

三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置
技术领域
本发明涉及电机控制技术，尤其涉及单相电机的控制技术。
背景技术
单相电机是一类常见的电机，特别是单相异步电机，常用于风扇、水泵等应用。单相电机虽名为“单相”，其实具有两相绕组。与三相电机的三相电流相位互差120°不同，单相电机两相绕组的电流相位一般相差90°，这样可以形成圆形或椭圆形旋转磁场，从而驱动电机运行。
三相逆变器通常用于控制三相电机，其三相输出电压相位一般互差120°，因此无法直接用于驱动单相电机运行。要实现三相逆变器驱动单相电机，需要针对于单相电机的空间矢量调制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，其可以控制三相逆变器输出单相电机所需的电压，从而实现对单相电机的控制。
根据本发明一实施例的一种三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，包括以下步骤：
根据给定电压获得过调制系数；
根据给定电压、过调制系数和三相逆变器的母线电压计算三相占空比，并对计算出的三相占空比进行限制；
用经过限制后的三相占空比控制三相逆变器，以驱动单相电机。
本发明还提供了一种三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制装置，包括至少一个处理器以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令；该至少一个处理器用于执行所述指令以实现前述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法。
本发明至少具有以下优点：
本发明实施例可以使三相逆变器的输出电压幅值在过调制区也能与给定电压幅值相同，从而保证三相逆变器输出单相电机所需的电压，而不会因为工作在过调制区使输出电压有所降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明实施例的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法的流程示意图。
图2示出了采用根据本发明实施例的空间矢量调制方法的三相逆变器与单相电机的连接示意图。
具体实施方式
请参阅图1。根据本发明实施例的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，包括以下步骤：
a、根据给定电压获得过调制系数；
b、根据给定电压、过调制系数和三相逆变器的母线电压计算三相占空比，并对计算出的三相占空比进行限制；
c、用经过限制后的三相占空比控制三相逆变器，以驱动单相电机。
以下结合一具体的实施方式对本发明实施例的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及工作原理进行更具体的说明。
图2示出了采用根据本发明实施例的空间矢量调制方法的三相逆变器与单向电机的连接示意图。如图所示，单相电机1的第一绕组11(两相绕组中的任意一相)的一端与三相逆变器2的第一相桥臂21(三相逆变器2的三相桥臂中的任意一相)的中间节点相连接，单相电机1的第二绕组12(两相绕组中的另一相)的一端与三相逆变器2的第二相桥臂22(三相逆变器2的剩余两相桥臂中的任意一相)的中间节点相连接，单相电机1的第一绕组11的另一端、单相电机1的第二绕组12的另一端的共接点与三相逆变器2的第三相桥臂23(变频器三相桥臂的剩余一相)的中间节点相连。
根据本发明实施例的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，包括以下步骤：
步骤a、根据两相静止坐标系下的α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ计算过调制系数K。步骤a进一步包括：
a1、根据给定电压幅值Umag和母线电压Udc计算输出电压系数r'；
根据两相静止坐标系下的α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ计算给定电压幅值Umag，计算公式如下式：
Figure BDA0003248694100000031
其中，α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ由电机驱动控制算法得到，在本实施例中，该电机驱动控制算法为矢量控制算法，但不限于此。
给定电压幅值Umag的最大值为
Figure BDA0003248694100000032
如计算出的给定电压幅值Umag小于等于
Figure BDA0003248694100000033
则令给定电压幅值Umag等于
Figure BDA0003248694100000034
如果计算出的给定电压幅值Umag超过
Figure BDA0003248694100000035
则令给定电压幅值Umag为
Figure BDA0003248694100000036
即可；
输出电压系数r'计算如下：
Figure BDA0003248694100000037
a2、根据输出电压系数r'计算输入电压系数r；
当
Figure BDA0003248694100000038
时，r与r'有如下关系：
r′＝r；
当
Figure BDA0003248694100000039
时，r与r'有如下关系：
Figure BDA00032486941000000310
当
Figure BDA00032486941000000311
时，r与r'有如下关系：
Figure BDA00032486941000000312
当
Figure BDA0003248694100000041
时，r与r'有如下关系：
Figure BDA0003248694100000042
根据上述关系式就可以计算得到输入电压系数r。由于给定电压幅值Umag的最大值为
Figure BDA0003248694100000043
因此输出电压系数r'的最大值为
Figure BDA0003248694100000044
a3、根据输出电压系数r'和输入电压系数r，计算过调制系数K：
Figure BDA0003248694100000045
步骤b、根据两相静止坐标系下的α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ、过调制系数K和三相逆变器的母线电压Udc计算三相占空比，并对计算出的三相占空比进行限制；步骤b进一步包括：
b1、计算Uα、Uβ以及0三者的最大值，记为Umax，计算Uα、Uβ以及0三者的最小值，记为Umin；
b2、根据Umax、Umin、过调制系数K、三相逆变器的母线电压Udc、α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ计算逆变器第一相桥臂的占空比D1、逆变器第二相桥臂的占空比D2和逆变器第三相桥臂的占空比D3：
Figure BDA0003248694100000046
b3、对三相占空比进行限制；
将步骤b2计算得到的三相占空比D1、D2和D3限制到[0,1]区间，也就是：当D1大于1时，令D1为1，当D1小于零时，令D1为零；当D2大于1时，令D2为1，当D2小于零时，令D2为零；当D3大于1时，令D3为1，当D3小于零时，令D3为零。
步骤c、按照限制后的三相占空比控制三相逆变器运行，输出电压。
记载波周期为Ts。对于三相逆变器2的第一相桥臂21，控制该桥臂在Ts×D1时间内输出高电平，Ts×(1-D1)时间内输出低电平即可；对于三相逆变器2的第二相桥臂22，控制该桥臂在Ts×D2时间内输出高电平，Ts×(1-D2)时间内输出低电平即可；对于三相逆变器2的第三相桥臂23，控制该桥臂在Ts×D3时间内输出高电平，Ts×(1-D3)时间内输出低电平即可。
本发明的实施例还提供了一种三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制装置，包括至少一个处理器以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，该至少一个处理器用于执行所述指令以实现前述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法。
在一种具体的实施方式中，上述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制装置为变频器。
现有的三相逆变器的输出电压较低时，其通常工作在线性调制区，此时输出电压基波幅值与给定电压幅值相同，当输出电压升高至一定程度后，三相逆变器会进入过调制区，此时输出电压基波幅值会小于给定电压幅值。根据本发明本实施例的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置可以使三相逆变器的输出电压幅值在过调制区也能与给定电压幅值相同，从而保证三相逆变器输出单相电机所需的电压，而不会因为工作在过调制区使输出电压有所降低。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，其特征在于，包括：
根据给定电压获得过调制系数；
根据所述给定电压、所述过调制系数和所述三相逆变器的母线电压计算三相占空比，并对计算出的三相占空比进行限制；
用经过限制后的三相占空比控制所述三相逆变器，以驱动所述单相电机。
2.根据权利要求1所述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，其特征在于，所述的根据给定电压获得过调制系数包括以下步骤：
根据给定电压幅值Umag和母线电压Udc计算输出电压系数r'：
Figure FDA0003248694090000011
根据输出电压系数r'计算输入电压系数r；
根据输出电压系数r'和输入电压系数r，计算过调制系数K：
Figure FDA0003248694090000012
3.根据权利要求2所述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，其特征在于，所述的给定电压幅值Umag通过以下方式获得：
首先，根据两相静止坐标系下的α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ计算给定电压幅值Umag：
Figure FDA0003248694090000013
如计算出的给定电压幅值Umag小于等于
Figure FDA0003248694090000014
则令给定电压幅值Umag等于
Figure FDA0003248694090000015
如计算出的给定电压幅值Umag超过
Figure FDA0003248694090000016
则令给定电压幅值Umag等于
Figure FDA0003248694090000017
4.根据权利要求2所述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，其特征在于，通过以下关系式根据输出电压系数r'计算输入电压系数r：
当
Figure FDA0003248694090000018
时，r与r'有如下关系：
r′＝r；
当
Figure FDA0003248694090000019
时，r与r'有如下关系：
Figure FDA0003248694090000021
当
Figure FDA0003248694090000022
时，r与r'有如下关系：
Figure FDA0003248694090000023
当
Figure FDA0003248694090000024
时，r与r'有如下关系：
Figure FDA0003248694090000025
5.根据权利要求1所述的三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法，其特征在于，根据所述给定电压、所述过调制系数和所述三相逆变器的母线电压计算三相占空比，并对计算出的三相占空比进行限制，包括以下步骤：
计算Uα、Uβ以及0三者的最大值，记为Umax，计算Uα、Uβ以及0三者的最小值，记为Umin，Uα和Uβ分别为两相静止坐标系下的α轴给定电压和β轴给定电压；
根据Umax、Umin、所述过调制系数、所述三相逆变器的母线电压、α轴给定电压Uα和β轴给定电压Uβ计算逆变器第一相桥臂的占空比D1、逆变器第二相桥臂的占空比D2和逆变器第三相桥臂的占空比D3：
Figure FDA0003248694090000026
其中，所述逆变器第一相桥臂的中间节点连接于所述单相电机的第一绕组的一端，所述逆变器第二相桥臂的中间节点连接于所述单相电机的第二绕组的一端，所述逆变器第三相桥臂的中间节点连接于所述单相电机的第一绕组的另一端和第二绕组的另一端的共接点；
将计算得到的三相占空比D1、D2和D3限制到[0,1]区间，即：当D1大于1时，令D1为1，当D1小于零时，令D1为零；当D2大于1时，令D2为1，当D2小于零时，令D2为零；当D3大于1时，令D3为1，当D3小于零时，令D3为零。
6.一种三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制装置，包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令；其特征在于，所述至少一个处理器用于执行所述指令以实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
CN202111039469.2A 2021-09-06 2021-09-06 三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置 Active CN113938071B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111039469.2A CN113938071B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111039469.2A CN113938071B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113938071A true CN113938071A (zh) 2022-01-14
CN113938071B CN113938071B (zh) 2023-12-19

Family

ID=79275117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111039469.2A Active CN113938071B (zh) 2021-09-06 2021-09-06 三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113938071B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202488378U (zh) * 2012-02-24 2012-10-10 武汉正远铁路电气有限公司 铁道客车车载电源变换装置通用控制系统
CN104218860A (zh) * 2013-12-30 2014-12-17 上海大郡动力控制技术有限公司 一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法
CN104868820A (zh) * 2014-08-26 2015-08-26 广东美的环境电器制造有限公司 电容运行式单相感应电机的调速方法和调速装置
CN108462425A (zh) * 2018-01-24 2018-08-28 深圳市海浦蒙特科技有限公司 单相电机的变频调速控制方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202488378U (zh) * 2012-02-24 2012-10-10 武汉正远铁路电气有限公司 铁道客车车载电源变换装置通用控制系统
CN104218860A (zh) * 2013-12-30 2014-12-17 上海大郡动力控制技术有限公司 一种电机控制系统查表插补法过调制控制方法
CN104868820A (zh) * 2014-08-26 2015-08-26 广东美的环境电器制造有限公司 电容运行式单相感应电机的调速方法和调速装置
CN108462425A (zh) * 2018-01-24 2018-08-28 深圳市海浦蒙特科技有限公司 单相电机的变频调速控制方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄坚坚;沈利清;: "基于SVPWM的单相异步电机最大转矩控制技术研究" *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113938071B (zh) 2023-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3342662B2 (ja) パルス幅変調（ｐｗｍ）システム
JP6130329B2 (ja) ブラシレスモータのコントローラ
Telford et al. A comparison of vector control and direct torque control of an induction machine
EP0959553A2 (en) Symmetric 4-space vector pulse width modulated waveform generation
WO2017141513A1 (ja) 電力変換装置
WO2022127167A1 (zh) 一种抑制单电阻采样永磁同步电机低速噪音的方法
JP6046446B2 (ja) ベクトル制御装置、およびそれを用いたモータ制御装置、空調機
Chenchireddy et al. Investigation of performance vector control single-phase induction motor
CN113938071B (zh) 三相逆变器驱动单相电机的空间矢量调制方法及其装置
WO2021200389A1 (ja) モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法
JP3951830B2 (ja) モータ制御装置
CN113872486A (zh) 三相电流重构方法、装置、设备和存储介质
JP7170858B2 (ja) 負荷駆動装置、空気調和機及び負荷駆動装置の運転方法
CN112865613A (zh) 一种半集中式开绕组电机驱动系统的控制方法
Tawfiq et al. An improved fault-tolerant control of a five-phase synchronous reluctance motor connected to matrix converter
JPH06197593A (ja) Ｐｗｍ制御モータ装置
JP6364573B1 (ja) 空気調和機
JP2020145772A (ja) モータ駆動制御装置、ファン、およびモータ駆動制御方法
JP2023144346A (ja) モータ制御装置並びにモータ制御方法
JP7183322B2 (ja) 交流回転機の制御装置
US20230208331A1 (en) Motor control device and motor control method
JP2014166082A (ja) モータ制御装置、およびそれを用いた空気調和機
CN115276515A (zh) 多电机矢量控制信号调制方法、装置和设备及控制系统
Kazakbaev et al. Analysis of application of magnetic flux controller with phase-locked loop for synchronous reluctance drive
CN113824369A (zh) 一种低损耗的无轴承电机正弦脉宽调制优化控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant