[发明专利]一种模块化大功率高压电机驱动方法及系统

说明书

本发明公开了一种模块化大功率高压电机驱动方法及系统，所述电机驱动系统包括：三相交流电源、第一和第二Quasi‑Z源间接矩阵变换器模块以及空间矢量调制器。本发明实施例通过双Quasi‑Z源间接矩阵变换器模块，实现三电平输出电压，分别驱动开绕组电机的两端，适用于大功率高压电机系统。本发明实施例提出的电机驱动系统，具有结构简单、电压处理范围宽、效率高和抗干扰能力强的特点。

技术领域

本发明涉及电机驱动及控制技术领域，具体涉及一种模块化大功率高压电机驱动方法及系统。

背景技术

三电平和多电平技术由于使用低压、小功率器件也可实现高压、大功率输出，在大功率高压交流电机调速系统中一直有着广泛的应用。Quasi-Z源间接矩阵变换器结合了Quasi-Z源变换器和间接矩阵变换器的优点，在交流调速系统中体现出了独特的优势：1)输入侧不需要额外的LC滤波器，大大简化了系统的硬件结构；2)允许变换器中同一桥臂的两个开关管同时导通，而不损坏器件，降低了系统控制的复杂度，提高了系统的安全性；3)具有泵升电网电压的功能，改善电压增益，扩展了交流电机传动系统的调速范围；4)对电网电压跌落具有一定的穿越能力，即抗电网电压跌落干扰的功能，提高了交流电机调速系统的稳定性。因此，Quasi-Z源间接矩阵变换器在交流电机调速领域具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化大功率高压电机驱动方法及系统，用以解决如何利用Quasi-Z源间接矩阵变换器实现三电平电压输出以驱动大功率高压开绕组交流调速电机的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种模块化大功率高压电机驱动方法及系统，通过三相交流电源供电；将第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块分别连接在开绕组电机的绕组两端；对所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块进行脉冲宽度调制；生成三电平输出电压，驱动开绕组电机。

进一步地，所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块分别由嵌入Quasi-Z源网络的间接矩阵变换器形成，所述间接矩阵变换器包括前端整流单元和后端逆变单元。

进一步地，对所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块进行脉冲宽度调制的策略包括：对所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块都使用双空间矢量调制策略，即，对前端整流单元进行输入电流空间矢量调制，而对后端逆变单元进行输出电压空间矢量调制；前端整流单元的开关模式分为有效状态和零状态两个状态，当直通零矢量插入到前端整流单元的零状态时，三相交流电源短路而进行升压；后端逆变单元的开关模式也分为有效状态和零状态；计算得到在一个控制周期中的整流单元和逆变单元的空间矢量占空比；根据整流单元开关和逆变单元开关的开关模式和一个控制周期中的空间矢量占空比进行开关状态分配，控制所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块的开关器件。

进一步地，在所述开关状态分配中，所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块的前端整流单元的同一时间的输入电流空间矢量和空间矢量占空比完全一致；而为实现三电平输出电压，所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块的后端逆变单元的电压空间矢量占空比一致，所述第一和第二Quasi-Z源间接矩阵变换器模块的后端逆变单元的同一时间的输出电压空间矢量之间相差180°。

进一步地，所述整流单元和逆变单元的空间矢量占空比的计算公式为：

其中，θ_i为整流单元输入电流空间矢量的夹角，m_i为整流单元调制因数，D为恒定直通占空比，const为常数；

其中，

θ_o为逆变单元输出电压空间矢量的夹角，m_o为逆变单元调制因数；