[发明专利]一种五相电机空间矢量计算方法

说明书

本发明公开了一种五相电机空间矢量计算方法，包括以下步骤：构建五相电机的基本电压空间矢量图；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；根据基本电压空间矢量图划分扇区，分析五相电压与扇区之间的对应关系；引入控制时间比例系数k，求解各个空间矢量的作用时间；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。本发明从五相电压矢量合成的角度，引入控制时间比例系数的概念，给出了各矢量作用时间的计算方法，确定了各矢量的作用时间，并以开关损耗最小为原则，给出了输出电压矢量的作用顺序。

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及到五相电机，具体涉及一种五相电机空间矢量计算方法。

背景技术

与传统三相传动系统相比，五相传动系统有许多优点：相数的冗余使系统可靠性大大提高；相数的增加使电机的输出转矩脉动幅值大大减小；在电压受到限制的应用中，五相电机能实现低压大功率。五相电机一般由五相逆变器供电，而逆变器采用的PWM算法直接关系五相电机拖动系统的性能。

现有技术中，不少学者提出了不少算法，但都存在一定的问题和缺陷。有的学者采用正弦脉宽调制(SPWM)算法，该算法直接移植三相SPWM算法，由1个载波信号与5个基波信号比较，5个基波的相位差为72度，比较器输出驱动5 相逆变桥；该算法实现方便，但是缺点也较为明显，那就是直流电压利用率偏低，同时输出波形还受载波比N的影响。还有的学者采用电流滞环脉宽(CHBPWM)调制方式，该算法直接用5相电流的实际值与参考值进行滞环比较，但是滞环宽度的选择存在较大困难，滞环宽度过大，输出电流谐波太大；而滞环宽度过小，则导致开关频率过大，影响逆变器的安全。还有学者提出了五相电机空间矢量算法，该算法具有直流电压利用率高、线电压输出谐波小的优势，但是五相空间矢量算法非常复杂，在矢量合成时存在大量冗余电压，求解各矢量作用时间存在困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种五相电机空间矢量计算方法，从五相电压矢量合成的角度，引入控制时间比例系数的概念，给出了各矢量作用时间的计算方法，确定了各矢量的作用时间，并以开关损耗最小为原则，给出了输出电压矢量的作用顺序。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种五相电机空间矢量计算方法，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。

优选地，步骤一中，五相电机采用典型的五相电压型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。