[发明专利]一种三直流电机正向串联控制系统及方法

权利要求书

1.一种三直流电机正向串联控制系统的控制方法，其特征在于，三直流电机正向串联控制系统，其特征在于，包括正向串联的三直流电机、四相逆变器和直流电源，四相逆变器包括八个IGBT模块，八个IGBT模块采用两两串联的方式组成四桥臂并联在直流电源的正负极，正向串联的三直流电机分别串联四桥臂，三直流电机依次经速度传感器、电流传感器和速度调节模块后分别经两级PI控制器与参考电压合成器连接，参考电压合成器经PWM脉冲生成单元与四相逆变器的输入端连接，四相逆变器的输出端分别与电流调节模块和三直流电机连接，电流调节模块经一级PI控制器与参考电压合成器连接，由PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制八个IGBT模块的通断驱动三直流电机运行；

IGBT模块包括双极型晶体管芯片和二极管芯片，四桥臂具体为：第一桥臂由双极型晶体管芯片T1、T4以及并联在其上的二极管芯片D1、D4组成，第二桥臂由双极型晶体管芯片T3、T6以及并联在其上的二极管芯片D3、D6组成，第三桥臂由双极型晶体管芯片T5、T2以及并联在其上的二极管芯片D5、D2组成，第四桥臂由双极型晶体管芯片T7、T8以及并联在其上的二极管芯片D7、D8组成；

第一桥臂T1与T4的中点为节点a点，第二桥臂T3与T6的中点为节点b点，第三桥臂T5与T2的中点为节点c点，第四桥臂T7与T8的中点为节点d点，三直流电机包括直流电机A、直流电机B和直流电机C，直流电机A正极与节点a点相连，负极与节点b点相连；直流电机B正极与节点b点相连，负极与节点c点相连；直流电机C正极与节点c相连，负极与节点d相连，系统初始化后，将三直流电机系统中的三个电机的转速和电流都经过PI控制器改善系统稳态性能得到三个电机的稳态电压V₁、V₂、V₃，将V₁、V₂、V₃分别送入参考电压合成器中，得到四路输出电压U₁、U₂、U₃、U₄，并将其四路输出电压送入PWM脉冲调节模块，进行SPWM调制，控制PWM占空比的大小；四相逆变器在外部直流电压的作用下驱动三直流电机工作，同时将支路上的实际电流反馈并与参考电流调节得到电流误差，实现对三直流电机正向串联控制，包括以下步骤：

S1、系统进行初始化，三直流电机通过传感器驱动转速计数器将三个直流电机的转速分别记为ω₁、ω₂、ω₃；

S2、将ω₁、ω₂、ω₃与系统内的电机给定转速经过速度调节模块后，得到转速误差e_ω1、e_ω2、e_ω3后通过PI控制器调节系统稳态，获得参考电流在与实际电流I₁、I₂、I₃电流调节后得到电流误差e_a、e_b、e_c，再一次通过PI控制器调节稳态后，生成三个稳态电压分别记为V₁、V₂、V₃，将PI控制器计算的参考电流实际值与在一阶低通滤波器作用下的电路的实际值相减，再对其分别进行积分增益与比例增益，并对积分增益模块采用有限积分器，生成限幅器，三个稳态电压分别记为V₁、V₂、V₃如下：

其中，K_p为电流调节器的比例放大系数，k₁为电流调节器积分时间常数的倒数；

S3、将经过PI调节后的稳态电压V₁、V₂、V₃三路电压送入参考电压合成器中，得到四路输出电压记为U₁、U₂、U₃、U₄，三路电压合成器的参考电压计算公式如下：

S4、将步骤S3中的U₁、U₂、U₃、U₄四路输出电压输入到PWM脉冲调节模块，进行SPWM调制，并将调制好的脉冲输入四相逆变器中；

S5、四相逆变器在外部直流电压的作用下驱动三直流电机工作，同时将支路上的实际电流I₁、I₂、I₃反馈给步骤S2的实际电流I₁、I₂、I₃。