1.一种基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1、建立电压矢量集Sw:对两电平三桥臂的变频器,建立电压矢量集Sw;电压矢量集Sw中具有8种电压矢量,具体为:电压矢量集Sw其中,每个电压矢量中的三个元素分别表示变频器中三相电流的流向;元素“0”表示电流流入变频器;元素“1”表示电流流出变频器;
步骤2、构建电压矢量集S′w:将电压矢量集Sw中的零矢量U0和U7进行禁用,从而形成新的电压矢量集S′w,具体为:在电压矢量集S′w中,U1、U3、U2、U6、U4和U5沿顺时针依次排列,两两之间依次相差60°,设相邻60°的两个电压矢量称为相邻矢量,相差120°的两个电压矢量称为相隔矢量,相差180°的两个电压矢量称为相反矢量;
步骤3、共模电压抑制:变频器的每相桥臂上均具有两个开关管,三相桥臂共具有6个开关管;在电压矢量集S′w中,当相隔矢量相互切换时,在死区时间内仅有一个开关管保持开启状态,三相桥臂的电流方向不同,共模电压高;此时,采用开关函数,将保持开启的一个开关管一并关闭,从而降低或抑制共模电压;
每相桥臂上的两个开关管分别为上开关管和下开关管;设三个上开关管在当前时刻的开关信号分别为S1、S3和S5,三个上开关管在下一时刻的开关控制信号分别为S1′、S3′和S5′;
三个下开关管在当前时刻的开关信号分别为S2、S4和S6,三个下开关管在下一时刻的开关控制信号分别为S2′、S4′和S6′,则开关函数的表达式为:式中,符号 表示向上取整。
2.根据权利要求1所述的基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:步骤3中,6个开关管在当前时刻的开关信号S1、S2、S3、S4、S5和S6,采用SVPWM矢量控制模型控制得到;
SVPWM矢量控制模型,基于电流控制模型,从电压矢量集S′w中选择当前时刻的最优电压矢量,进而得到6个开关管在当前时刻的开关信号S1、S2、S3、S4、S5和S6。
3.根据权利要求2所述的基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:SVPWM矢量控制模型包括电流控制模型和价值函数g;其中,价值函数g的表达式为:式中,为定子d轴设定电流;为定子q轴电流,将电机在设定转速下的定子q轴电流和电机在当前k时刻反馈转速下的定子q轴电流经过PI调节后获得;id(k+2)和iq(k+2)分别为k+2时刻的定子d轴电流和定子q轴电流,通过电流控制模型预测得到;
在当前k时刻,对电压矢量集S′w中的每个电压矢量均计算出对应的价值函数g值,将g值最小时,所对应的电压矢量作为当前时刻的最优电压矢量。
4.根据权利要求3所述的基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:id(k+2)和iq(k+2)的预测方法,包括如下步骤:步骤31、计算id(k)和iq(k):id(k)和iq(k)分别为当前k时刻的定子d轴电流和定子q轴电流,通过将电机在当前k时刻的三相电流ia、ib和ic经过Park变换得到;
步骤32、计算id(k+1)和iq(k+1):id(k+1)和iq(k+1)分别为k+1时刻的定子d轴电流和定子q轴电流,通过定子电流预测得到,具体预测公式为:式中,ud(k)和uq(k)分别为k时刻的定子d轴电压和定子q轴电压;
Ld和Lq分别为电机d轴电感和电机q轴电感,通过测量得到;
R为电机每相负载值,为已知定值;Ts为采样周期,为设定值;
步骤33、计算id(k+2)和iq(k+2),具体计算公式为:
式中,ud(k+1)和uq(k+1)分别为k+1时刻的定子d轴电压和定子q轴电压。
5.根据权利要求4所述的基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:步骤31中,Park变换公式为:式中,θ为电机电角度,i0为零序电流;P为Park变换矩阵。
6.根据权利要求5所述的基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:步骤32中,设当前k时刻,正在计算的电压矢量为电压矢量集S′w中的第n行元素,记为Sw(n,:);其中,1≤n≤6,则ud(k)和uq(k)的计算公式为:式中,U表示k时刻电压输出向量矩阵;Udc表示直流电源电压;U(1)表示矩阵U的第一个元素;U(2)表示矩阵U的第二个元素。
7.根据权利要求5所述的基于开关函数的共模电压抑制方法,其特征在于:步骤33中,设k+1时刻,正在计算的电压矢量为电压矢量集S′w中的第m行元素,记为Sw(m,:);其中,1≤m≤6,则ud(k+1)和uq(k+1)的计算公式为:式中,U′表示k+1时刻电压输出向量矩阵;U′(1)表示矩阵U′的第一个元素;U′(2)表示矩阵U′的第二个元素。