[发明专利]一种双电机三桥臂逆变器及其控制方法

权利要求书

1.一种双电机三桥臂逆变器的控制方法，其特征在于，所述双电机三桥臂逆变器包括控制器、三相电机M1、三相电机M2和三桥臂逆变器；

三桥臂逆变器包括三个并联的逆变器桥臂，逆变器桥臂连接同一个直流电源，每个逆变器桥臂均包括三个串联的功率开关管，每个逆变器桥臂上相邻两个功率开关管之间为中点，三相电机M1的三个绕组分别连接于三个逆变器桥臂同一侧的中点，三相电机M2的三个绕组分别连接于三个逆变器桥臂另一个的中点；

控制器包括电流传感器、电压传感器和依次连接的速度调节模块、PI控制器、转矩估计单元、转矩滞环控制器、电压矢量选择开关和PWM生成单元，电压矢量选择开关还连接有磁链滞环控制器，磁链滞环控制器连接有磁链估计单元,电流传感器连接于三相永磁同步电机的电枢绕组端口，用于检测两个三相永磁同步电机的三相电流；三桥臂逆变器包括并联的逆变器桥臂L1、逆变器桥臂L2和逆变器桥臂L3，逆变器桥臂L1包括串联的功率开关管T1、功率开关管T4和功率开关管T7，逆变器桥臂L2包括串联的功率开关管T2、功率开关管T5和功率开关管T8，逆变器桥臂L3包括串联的功率开关管T3、功率开关管T6和功率开关管T9；三相电机M1的绕组A连接于逆变器桥臂L1的功率开关管T1与功率开关管T4之间的中点a，三相电机M1的绕组B连接于逆变器桥臂L2的功率开关管T2与功率开关管T5之间的中点b，三相电机M1的绕组C连接于逆变器桥臂L3的功率开关管T3与功率开关管T6之间的中点c；三相电机M2的绕组U连接于逆变器桥臂L1的功率开关管T7与功率开关管T4之间的中点x；三相电机M2的绕组V连接于逆变器桥臂L2的功率开关管T5与功率开关管T8之间的中点y，三相电机M2的绕组W连接于逆变器桥臂L3的功率开关管T6与功率开关管T9之间的中点z；

包括以下步骤：首先分别获取三相电机M1和三相电机M2的转子转速ω₁和ω₂、电机转矩T_e1和T_e2以及磁链幅值ψ_s1和ψ_s2；

根据三相电机M1和三相电机M2的给定参考转速ω₁^*、ω₂^*与转子转速ω₁、ω₂经过速度调节模块后得到转速误差e_ω1、e_ω2，转速误差e_ω1、e_ω2经过PI控制器得到三相电机M1和三相电机M2的给定参考转矩T_e1^*、T_e2^*，三相电机M1和三相电机M2给定参考转矩T_e1^*、T_e2^*和电机转矩T_e1、T_e2分别经过两个转矩估计单元得到三相电机M1和三相电机M2的转矩误差e_T1、e_T2，转矩误差e_T1、e_T2经转矩滞环控制器后得到转矩控制信号φ₁、φ₂；具体的，通过电流传感器和电压传感器分别检测三相电机M1、三相电机M2的三相电流I_A、I_B、I_C和I_U、I_V、I_W和直流电源电压V_dc并将检测到的三相电流I_A、I_B、I_C和I_U、I_V、I_W和直流电源电压V_dc传送至中控单元，分别得到三相电机M1和三相电机M2的转子转速ω₁和ω₂、电机转矩T_e1和T_e2以及磁链幅值ψ_s1和ψ_s2；

根据三相电机M1和三相电机M2的定参考磁链幅值为ψ_s1^*、ψ_s2^*和磁链幅值ψ_s1和ψ_s2分别经过两个磁链估计单元得到三相电机M1和三相电机M2的磁链误差e_ψ1、e_ψ2，磁链误差e_ψ1、e_ψ2经磁链滞环控制器后得到磁链控制信号τ₁、τ₂；设定三相电机M1的给定参考转速ω₁^*，通过给定参考转速ω₁^*与实际转子转速ω₁经过计算后得到转速误差e_ω1；设定三相电机M2的给定参考转速ω₂^*，通过给定参考转速ω₂^*与实际转子转速ω₂经过计算后得到转速误差e_ω2；

计算如下公式：

转速误差e_ω1、e_ω2经过PI控制器得到三相电机M1和三相电机M2的参考转矩T_e1^*、T_e2^*，如下公式：

式中，K₁、K₂为正值比例常数，K₃、K₄为正值积分常数；

最后根据得到的转矩控制信号、磁链控制信号和三相电机M1和三相电机M2的转子位置信号选择电压矢量选择开关的开关触发信号，开关触发信号经过PWM生成单元计算得到三桥臂逆变器上的九个开关的实际触发信号，即可实现对三相电机M1和三相电机M2的控制；

设定三相电机M1的参考定子磁链幅值ψ_s1^*，三相电机M2的参考定子磁链幅值ψ_s2^*：

式中，ψ_f1、ψ_f2为转子磁链常数；

将参考转矩T_e1^*和电机转矩T_e1通过转矩估计单元得到的三相电机M1的转矩误差e_T1，将参考转矩T_e2^*和电机转矩T_e2通过转矩估计单元得到的三相电机M2的转矩误差e_T2；

将三相电机M1的给定参考磁链幅值为ψ_s1^*和磁链幅值ψ_s1经过磁链估计单元得到三相电机M1的磁链误差e_ψ1；将三相电机M2的给定参考磁链幅值为ψ_s2^*和磁链幅值ψ_s2经过磁链估计单元得到三相电机M2的磁链误差e_ψ2；

将三相电机M1的转矩误差e_T1和磁链误差e_ψ1分别输入到转矩滞环控制器和磁链滞环控制器后得到三相电机M1的转矩控制信号φ₁和磁链控制信号τ₁；将三相电机M2的转矩误差e_T2和磁链误差e_ψ2分别输入到转矩滞环控制器和磁链滞环控制器后得到三相电机M2的转矩控制信号φ₂和磁链控制信号τ₂；计算公式如下：

式中，ε为正值常数。