[发明专利]电流源型双三相永磁同步电机驱动系统的ZVS实现方法

权利要求书

1.电流源型双三相永磁同步电机驱动系统的ZVS实现方法，其特征在于，电流源型双三相永磁同步电机驱动系统包括：电源侧斩波器、直流母线电感、谐振电感支路和谐振电容支路并联组成的零电压开关辅助电路、两个电流源型逆变器；电源侧斩波器包括：第一开关管(S₁)和第二二极管(D₂)串接组成的第一桥臂，及，第二开关管(S₂)和第一二极管(D₁)串接组成的第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂并联连接；谐振电感支路由谐振电感(L_r)、第三二极管(D₃)、第三开关管(S₃)串联组成，谐振电容支路由第四开关管(S₄)、谐振电容(C_r)串联组成，第四开关管(S₄)的源极和漏极之间接有第四二极管(D₄)；电源侧斩波器第一桥臂的两端并接有电压源，电源侧斩波器的第一桥臂接直流母线电感的一端，直流母线电感的另一端、谐振电感(L_r)和第四开关管(S₄)漏极的连接点均连接第一电流源型逆变器的正极性直流母线，第一电流源型逆变器的负极性直流母线与第二电流源型逆变器的正极性直流母线连接，电源侧斩波器的第二桥臂、谐振电容(C_r)与第三开关管(S₃)源极的连接点均连接第二电流源型逆变器的负极性直流母线，第一电流源型逆变器的桥臂中点与双三相永磁同步电机的一个电机定子绕组端口连接，第二电流源型逆变器的桥臂中点与双三相永磁同步电机的另一个电机定子绕组端口连接；

根据电机线电压的比较结果决定各电流源型逆变器的电流矢量作用顺序以使电流源型逆变器对应的输入电压按照电流矢量作用顺序依次减小，在一个开关周期内控制电源侧斩波器和零电压辅助电路实现两个电流源型逆变器中各开关的ZVS：

打开电源侧斩波器，关闭零电压辅助电路各支路的开关，两个电流源型逆变器各有一组桥臂在谐振电容电压等于机端电压时零电压导通形成电流流通路径，在谐振电容电压小于机端电压时关闭两个电流源型逆变器，直流母线给谐振电容支路充电，在最后一组电流矢量作用于两个电流源型逆变器后谐振电容电压等于机端电压时关断电源侧斩波器，

打开电源侧斩波器并闭合零电压开关辅助电路中各支路的开关，零电压开关辅助电路谐振，与直流母线电感相连的电源侧斩波器桥臂开关管零电流关断，与第二电流源型逆变器负极性直流母线相连的电源侧斩波器桥臂开关管零电压关断。

2.根据权利要求1所述电流源型双三相永磁同步电机驱动系统的ZVS实现方法，其特征在于，

第一电流源型逆变器包括：第十一开关管(S₁₁)和第十四开关管(S₁₄)串接组成的第一桥臂、第十三开关管(S₁₃)和第十六开关管(S₁₆)串接组成的第二桥臂、第十五开关管(S₁₅)和第十二开关管(S₁₂)串接组成的第三桥臂；

第二电流源型逆变器包括：第二十一开关管(S₂₁)和第二十四开关管(S₂₄)串接组成的第一桥臂、第二十三开关管(S₂₃)和第二十六开关管(S₂₆)串接组成的第二桥臂、第二十五开关管(S₂₅)和第二十二开关管(S₂₂)串接组成的第三桥臂；

一个开关周期内作用于第一电流源型逆变器的三个电流矢量分别为I₁₁、I₁₂、I₁₀，对应第一电流源型逆变器的输入电压为U₁₁、U₁₂、U₁₀，第二电流源型逆变器的三个电流矢量分别为I₂₁、I₂₂、I₂₀，对应第二电流源型逆变器的输入电压为U₂₁、U₂₂、U₂₀，比较电机线电压后决定作用于第一电流源型逆变器的三个电流矢量的顺序为I₁₁-I₁₂-I₁₀使得U₁₁U₁₂U₁₀，作用于第二电流源型逆变器的三个电流矢量的顺序为I₂₁-I₂₂-I₂₀使得U₂₁U₂₂U₂₀，控制电源侧斩波器和零电压辅助电路实现两个电流源型逆变器中各开关的ZVS的过程为：

1)状态0：母线电流给谐振电容充电

开关周期开始时，第一电流源型逆变器和第二电流源型逆变器所对应的电流矢量均为零矢量，分别为I₇和I₈，谐振电容小于零，母线电流给谐振电容(C_r)充电，串联的电流源型逆变器的直流侧电压逐步抬高；

2)状态1：开关管导通区间(t₀-t₁)

母线电流给谐振电容充电，直到谐振电容的电压等于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十四开关管(S₁₄)以及第二十三开关管(S₂₃)和第二十六开关管(S₂₆)零电压导通；

3)状态0：开关管导通区间(t₀-t₁)后经历的一个短暂状态，此时，母线电流给谐振电容充电

第一电流源型逆变器的零矢量I₇作用结束，电流矢量I₂开始作用，谐振电容电压小于电机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十四开关管(S₁₄)以及第二十三开关管(S₂₃)和第二十六开关管(S₂₆)零电流关断，母线电流给谐振电容(C_r)充电，串联的电流源型逆变器直流侧电压逐步抬高；

4)状态2：开关管导通区间(t₁-t₂)

母线电流给谐振电容(C_r)充电，直到谐振电容电压等于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十二开关管(S₁₂)以及第二十三开关管(S₂₃)和第二十六开关管(S₂₆)零电压导通；

5)状态0：开关管导通区间(t₁-t₂)后经历的一个短暂状态，此时，母线电流给谐振电容充电

第二电流源型逆变器的零矢量I₈作用结束，电流矢量I₃开始作用，谐振电容电压小于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十二开关管(S₁₂)以及第二十三开关管(S₂₃)和第二十六开关管(S₂₆)零电流关断，母线电流给谐振电容(C_r)充电，串联的电流源型逆变器直流侧电压逐步抬高；

6)状态3：开关管导通区间(t₂-t₃)

母线电流给谐振电容(C_r)充电，直到谐振电容电压等于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十二开关管(S₁₂)以及第二十一开关管(S₂₁)和第二十六开关管(S₂₆)零电压导通；

7)状态0：开关管导通区间(t₂-t₃)后经历的一个短暂状态，此时，母线电流给谐振电容充电

第一电流源型逆变器的电流矢量I₂作用结束，电流矢量I₁开始作用，谐振电容电压小于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十二开关管(S₁₂)以及第二十一开关管(S₂₁)和第二十六开关管(S₂₆)零电流关断，母线电流给谐振电容(C_r)充电，串联的电流源型逆变器直流侧电压逐步抬高；

8)状态4：开关管导通区间(t₃-t₄)

母线电流给谐振电容(C_r)充电，直到谐振电容电压等于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十六开关管(S₁₆)以及第二十一开关管(S₂₁)和第二十六开关管(S₂₆)零电压导通；

9)状态0：开关管导通区间(t₃-t₄)后经历的一个短暂状态，此时，母线电流给谐振电容充电

第二电流源型逆变器的电流矢量I₃作用结束，电流矢量I₂开始作用，谐振电容电压小于电机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十六开关管(S₁₆)以及第二十一开关管(S₂₁)和第二十六开关管(S₂₆)零电流关断，母线电流给谐振电容(C_r)充电，串联的电流源型逆变器直流侧电压逐步抬高；

10)状态5：开关管导通区间(t₄-t₅)

母线电流给谐振电容(C_r)充电，直到谐振电容电压等于机端电压，第十一开关管(S₁₁)和第十六开关管(S₁₆)，第二十五开关管(S₂₅)和第二十六开关管(S₂₆)零电压导通；

11)状态6：开关管导通区间(t₄-t₅)

电源侧斩波器的开关管关断，二极管强迫导通，其开关导通情况与状态5相同；

12)状态7：开关管导通区间(t₅-t₆)，谐振状态

电流源型逆变器的所有开关断开，第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第三开关管(S₃)、第四开关管(S₄)导通，直流母线电感(L_m)、谐振电感(L_r)和谐振电容(C_r)发生谐振，当谐振电感(L_r)电流下降到零时，谐振电容(C_r)电压恢复到初始状态，输入到串联电流型逆变器直流端口的电压小于零，此时，第一开关管(S₁)零电流关断，第二开关管(S₂)零电压关断。