[发明专利]一种双三相电机五相逆变器及控制方法

摘要

本发明公开了一种双三相电机五相逆变器及控制方法，将两个电机的实际转速与给定转速经过速度调节后得到转速误差；然后将两个三相电机的转速误差经过PI控制器得到两个三相电机的给定电流，将得到的给定电流经过参考电流发生器得到两个三相电机的参考电流，将参考电流和实际电流经过电流调节模块后得到电流误差，将各独立桥臂所连接的相绕组中的电流误差分别送入滞环控制器中，滞环控制器产生的信号经过PWM产生单元，利用PWM产生单元来实现对两个三相电机的控制，实现两个电机的同转速同步驱动，也可以实现两个电机不同转速同步驱动，本发明发适用于多种不同类型的三相交流电机，具有算法简单、响应快和精度高的优点，实现简单，适用范围广。

主权项

1.一种双三相电机五相逆变器，其特征在于，包括控制器、三相电机M1、三相电机M2以及五个并联于直流电源的逆变器桥臂；五个逆变器桥臂均包括两个串联的功率开关管，三相电机M1和三相电机M2的一个绕组共同连接于其中一个逆变器桥臂两个功率开关管中间，三相电机M1的另外两个绕组和三相电机M2另外两个绕组分别单独连接于其他四个逆变器桥臂的两个功率开关管中间。

2.根据权利要求1所述的一种双三相电机五相逆变器，其特征在于，五个逆变器桥臂为逆变器桥臂Ba、逆变器桥臂Bb、逆变器桥臂Bc、逆变器桥臂Bd和逆变器桥臂Be，三相电机M1的绕组C1和三相电机M2的绕组C2均连接于逆变器桥臂Bc的功率开关管T5和功率开关管T6中间，三相电机M1的绕组A1连接于逆变器桥臂Bb的功率开关管T3和功率开关管T4中间，三相电机M1的绕组B1连接于逆变器桥臂Ba的功率开关管T1和功率开关管T2中间，三相电机M2的绕组A2连接于逆变器桥臂Bd的功率开关管T7和功率开关管T8中间，三相电机M2的绕组B2连接于逆变器桥臂Be的功率开关管T9和功率开关管T10中间。

3.根据权利要求1所述的一种双三相电机五相逆变器，其特征在于，功率开关管均采用IGBT或MOSFET。

4.根据权利要求1所述的一种双三相电机五相逆变器，其特征在于，两个电机采用三相永磁同步电机、三相无刷直流电机或三相交流异步电机。

5.根据权利要求1所述的一种双三相电机五相逆变器，其特征在于，其中控制器包括电流检测传感器、霍尔位置传感器以及依次相连的转速调节模块、PI控制器、参考电流生成模块、电流调节模块、滞环控制器和PWM产生单元，PWM产生单元连接于逆变器桥臂，用于传送功率开关管的控制信号；霍尔传感器模块用于检测两个三相电机的霍尔信号，霍尔传感器模块检测到的霍尔信号通过中控模块解析为两个三相电机的转子位置信号θ₁、θ₂和两个三相电机的实际转速ω₁、ω₂，并将两个三相电机的转子位置信号θ₁、θ₂传送至参考电流生成模块，将两个三相电机的实际转速ω₁、ω₂传送至转速调节模块；电流检测模块用于检测两个三相电机的三相电流I_A、I_B、I_C和I_U、I_V、I_W，并传送至电流调节模块。

6.一种根据权利要求5所述的双三相电机四桥臂逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先分别获取两个三相电机的实际转速和转子位置信号，将两个电机的实际转速与给定转速经过速度调节后得到转速误差；然后将两个三相电机的转速误差经过PI控制器得到两个三相电机的给定电流，将得到的给定电流和转子位置信号经过参考电流发生器得到两个三相电机的参考电流，将参考电流和实际电流经过电流调节模块后得到电流误差，将各独立逆变器桥臂所连接的相绕组中的电流误差分别送入滞环控制器中，滞环控制器产生的信号经过PWM产生单元，利用PWM产生单元来实现对两个三相电机的控制。

7.根据权利要求6所述的双三相电机四桥臂逆变器的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1)、系统进行初始化，获取两个三相电机M₁、M₂的实际转速ω₁、ω₂并传送到速度调节模块中，通过速度调节模块的定参考转速ω₁^*、ω₂^*与实际转速ω₁、ω₂得到转速误差e_ω1、e_ω2，将得到转速误差e_ω1、e_ω2传送至PI控制器得到给定参考电流I₁^*、I₂^*并传送至参考电流发生器，获取两个三相电机M₁、M₂的转子霍尔位置信号θ₁、θ₂并传送至参考电流发生器；

步骤2)、利用电流检测传感器获取两个三相电机的三相电流信号I_a1、I_b1、I_c1和I_a2、I_b2、I_c2分别送入到电流调节模块中；

步骤3)、步骤1)中得到的给定电流I₁^*、I₂^*和两个三相电机M₁、M₂的转子霍尔位置信号θ₁、θ₂经过参考电流发生器计算得到两个三相电机M1、M2的三相参考电流I_a1^*、I_b1^*、I_c1^*和I_a2^*、I_b2^*、I_c2^*；

步骤4)、两个三相电机M1、M2的三相参考电流I_a1^*、I_b1^*、I_c1^*、I_a2^*、I_b2^*、I_c2^*和实际检测的电流I_a1、I_b1、I_c1、I_a2、I_b2、I_c2在电流调节模块中各自计算电流误差后得到两个电机M1、M2的对应的电流误差e_a1、e_b1、e_c1、e_a2、e_b2、e_c2；

步骤5)、利用六个电流误差e_a1、e_b1、e_c1、e_a2、e_b2、e_c2信号分别输入到六个滞环控制器得到六个输出信号Ha1、Hb1、Hc1、Ha2、Hb2、Hc2：

式中，i＝1,2，ε为正值常数；

由滞环控制器的六个输出信号Ha1、Hb1、Hc1、Ha2、Hb2、Hc2计算得到五相逆变器的十个功率开关T₁、T