[发明专利]一种五相电机空间矢量计算方法

权利要求书

1.一种五相电机空间矢量计算方法，其特征在于：从五相电压矢量合成的角度出发，求解各矢量的作用时间，控制电压空间矢量按照预定的轨迹运行，包括以下步骤：

步骤一，构建五相电机的基本电压空间矢量图；

步骤二，依据矢量的幅值，将基本电压空间矢量分为4种矢量，分别是大矢量U_H、中矢量U_M、小矢量U_L和零矢量U₀；

步骤三，根据基本电压空间矢量图划分扇区，分析五相电压值，发现五相电压与扇区之间的对应关系；

步骤四，引入控制时间比例系数k，求解各个空间矢量的作用时间；

步骤五，以开关损耗最小为原则，给出输出电压矢量的作用顺序，控制电压空间矢量按照预定的轨迹运行；

步骤一中，五相电机采用五相电压型PWM逆变器进行控制，所述五相电压型PWM逆变器包括5个上桥臂和5个下桥臂，当上桥臂处于开的状态时，下桥臂处于关断状态，只用上桥臂的开关状态表示整个逆变电路的工作状态，共有32种状态，对应32个空间矢量，由这32个空间矢量构成五相电机的基本电压空间矢量图；

步骤二中，零矢量的矢量幅值为零，对应两种状态，分别是5个上桥臂全开或者全关；中矢量的矢量幅值等于逆变器的输入电压V_dc，大矢量的矢量幅值等于逆变器输入电压V_dc的1.618倍，小矢量的矢量幅值等于逆变器输入电压V_dc的0.618倍；

所述大矢量、中矢量、小矢量分别位于基本电压空间矢量图的十条半径上，并将基本电压空间矢量图划分为10个扇区；

步骤三中，五相电压与扇区之间的对应关系通过下式进行计算

p＝16sign(v_a)+8sign(v_b)+4sign(v_c)+2sign(v_d)+sign(v_e)

式中v_a、v_b、v_c、v_d、v_e为五相电机中a，b，c，d，e五相线电压；根据p值查表得到扇区号；

所述扇区号为1到10，对应的p值分别为25、17、19、3、7、6、14、12、28、24；

步骤四中，控制时间比例系数k表示零矢量U₀作用时间与中矢量U_M作用时间的比值，计算公式如下：

其中，t₀表示修正后零矢量作用时间，t₁、t₅分别表示1扇区和5扇区中矢量的作用时间；

各个空间矢量的作用时间的计算过程如下：

当只有U_H类型作用时，计算可得t′₂与t′₃，及修正前零矢量作用时间t₀′；

根据控制时间比例系数k计算修正后零矢量作用时间t₀，及两个电压方向作用时间T₁、T₂；

根据每相作用效果列写方程组解得

同理可以解得

其中：V_M＝V_dc，α＝72°，T_PWM为PWM的周期，β对应扇区基本矢量的夹角，M表示调制度，V_H表示大矢量的幅值电压，V_M表示中矢量的幅值电压，t_i表示修正后作用时间，t_i′表示修正前作用时间，i＝0～5。

2.根据权利要求1所述的一种五相电机空间矢量计算方法，其特征在于：通过曲线拟合，得到M、k的关系为：

k＝195.5e^-11.68M+52.33e^-2.841M。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的一种五相电机空间矢量计算方法，其特征在于：步骤五中，在每次开关状态进行转变时，只令一个开关状态发生改变，只需要U_H、U_M、U₀类型；为了有效减低谐波分量，尽量使产生的PWM波对称，需要对零矢量进行平均分配；通过在各个扇区内安排使用不同的开关顺序，可以得到对称的预期波形。