一种双开绕组永磁同步电机驱动系统集成化充电控制方法与流程

技术特征：
1.一种双开绕组永磁同步电机驱动系统，其特征在于，包括第一开绕组电机、第二开绕组电机、第一开绕组电机驱动第一三相逆变器和第二三相逆变器、第二开绕组电机驱动第三三相逆变器和第四三相逆变器、三相交流切换开关k1、直流通道切换开关k2和蓄电池，所述第一开绕组电机和第二开绕组电机均为绕组带中心抽头的结构，所述三相交流切换开关k1与第一开绕组电机的三相绕组的中心抽头连接，切换端与外部三相交流电源相连，所述直流通道切换开关k2一端并联与蓄电池相连，另一端具备双向切换功能，在第二开绕组电机的三相绕组的中心抽头与驱动逆变器直流母线正端间切换。2.根据权利要求1所述的一种双开绕组永磁同步电机驱动系统的集成化充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：当系统工作在驱动模式下，三相交流切换开关k1断开，直流通道切换开关k2与第一三相逆变器、第二三相逆变器、第三三相逆变器和第四三相逆变器的直流母线正端连接，蓄电池通过直流通道切换开关k2为第一三相逆变器、第二三相逆变器、第三三相逆变器和第四三相逆变器供电；当系统工作在充电模式下，三相交流切换开关k1闭合，接通外部充电的三相交流电源，通过第一开绕组电机的三相绕组中心抽头与第一三相逆变器、第二三相逆变器工作于三相并联pwm整流模式，实现交流电能到直流侧母线的电能变换，直流通道切换开关k2与第二开绕组电机的三相绕组的中心抽头相连，使得第二开绕组电机与第三三相逆变器和第四三相逆变器工作于并联三相dc/dc变换器模式，通过第二开绕组电机的三相绕组中心抽头给蓄电池充电。3.根据权利要求2所述的一种双开绕组永磁同步电机驱动系统的集成化充电控制方法，其特征在于，所述第一开绕组电机的三相绕组中心抽头与第一三相逆变器、第二三相逆变器工作在三相并联pwm整流模式，采用单位功率因数控制策略，使用同一个电压外环，结合零序环流抑制和转子消振控制策略，通过占空比分配的方式分别在对应的svpwm控制模块中插入零矢量控制，三相交流电源输出的电流通过第一开绕组电机的绕组中心抽头处流入，平均分配在两段三相绕组上，每相绕组的两段流过大小相等方向相反的电流，产生大小相等方向相反的磁通势，最终产生的磁通之和为零，达到磁通平衡的状态，消除第一开绕组在充电状态下的电磁转矩。4.根据权利要求3所述的一种双开绕组永磁同步电机驱动系统的集成化充电控制方法，其特征在于，所述的零序环流抑制和转子消振控制策略，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采集并联pwm整流器的三相输入电流i
a1
、i
b1
、i
c1
、i
a2
、i
b2
、i
c2
，通过锁相环计算出电网电压相位角θ
g
；步骤二：将采集到的电流信号i
a1
、i
b1
、i
c1
，i
a2
、i
b2
、i
c2
分别经过clark变换和park变换得到旋转坐标系下两相电流与零序电流i
d1
、i
q1
、i
01
，i
d2
、i
q2
、i
02
，并对零序电流取均值，步骤三：根据旋转坐标系下的两相电流i
d1
、i
q1
，i
d2
、i
q2
分别计算两段电机绕组产生的电磁转矩t
e1
、t
e2
，再计算出总电磁转矩t
e
，其计算公式为：
其中p为电机极对数，ψ
f
为永磁体磁链，l
q1
为第1开绕组电机交轴电感，l
q2
为第2开绕组电机交轴电感，l
d1
为第1开绕组电机直轴电感，l
d2
为第2开绕组电机直轴电感；步骤四：利用计算得到的零序环流i0和总电磁转矩t
e
，将给定零序环流i
ref0
＝0与实际零序环流i0相减得到零序环流补偿量δi0，将给定电磁转矩t
ref
＝0与实际总电磁转矩t
e
相减得到电磁转矩补偿量δt
e
，分别将零序环流补偿量δi0和电磁转矩补偿量δt
e
经过pr/pd控制模块，解算出零序电压补偿量δu0和转矩电压补偿量步骤五：将零序电压补偿量δu0和转矩电压补偿量与t
s
相乘后分别与两个svpwm模块计算的三相调制波t
aon1
、t
bon1
、t
con1
/t
aon2
、t
bon2
、t
con2
相加，得到补偿后的调制量m
a1
、m
b1
、m
c1
、m
a2
、m
b2
、m
c2
其计算公式为：其中：t
s
为脉宽调制周期，t
x1
为工作在pwm整流模式的第一三相逆变器的空间脉宽调制中扇区电压矢量作用时间，t
x2
为工作在pwm整流模式的第二三相逆变器的空间脉宽调制中扇区电压矢量作用时间，t
y1
为工作在pwm整流模式的第一三相逆变器的空间脉宽调制中扇区电压矢量作用时间，t
y2
为工作在pwm整流模式的第二三相逆变器的空间脉宽调制中扇区电压矢量作用时间；步骤六：将补偿后的调制量m
a1
、m
b1
、m
c1
、m
a2
、m
b2
、m
c2
与三角载波交截生成最终占空比控制信号g
a1
、g
b1
、g
c1
、g
a2
、g
b2
、g
c2
分别输出给第一三相逆变器和第二三相逆变器。5.根据权利要求2所述的一种双开绕组永磁同步电机驱动系统的集成化充电控制方法，其特征在于，所述直流通道切换开关k2与第二开绕组电机的三相绕组的中心抽头相连，使得第二开绕组电机与第三三相逆变器和第四三相逆变器工作于并联三相dc/dc变换器模式，采用恒压双闭环控制方式，通过三相并联交错的占空比分配控制策略，减小输出电流纹波，实现均流控制，将交流电网经三相并联pwm整流系统输出的直流电经过并联三相dc/dc变换器，从第二开绕组电机的绕组中心抽头流出，给蓄电池充电，第二开绕组电机的各相绕组流过大小相等的电流，同相的两段绕组电流方向相反，产生大小相等方向相反的磁通势，最终产生的磁通之和为零，达到磁通平衡的状态，消除第二开绕组电机在充电状态下的电磁转矩。6.根据权利要求5所述的一种双开绕组永磁同步电机驱动系统的集成化充电控制方
法，其特征在于，所述三相并联交错的占空比分配控制策略，包括以下步骤：步骤一：采集输出电压u
dc2
，各支路输出电流i
a3
、i
b3
、i
c3
、i
a4
、i
b4
、i
c4
，计算出各相输出电流∑i
a
＝i
a3
i
a4
,∑i
b
＝i
b3
i
b4
,∑i
c
＝i
c3
i
c4
；步骤二：利用采集到的输出电压信号u
dc2
，将给定输出电压u
ref
和实际输出电压u
dc2
进行相减，得到电压误差δu
dc
，将电压误差δu
dc
经过pi控制模块，得到各支路电流给定值i
ref
；步骤三：根据计算得到的各相电流∑i
a
、∑i
b
、σi
c
与电流给定值i
ref
相减得到各相的电流误差δ∑i
a
、δ∑i
b
、δσi
c
，将各相电流误差δ∑i
a
、δσi
b
、δ∑i
c
经过各自pi控制模块，得到各相上管占空比d
a
、d
b
、d
c
；步骤四：将同相两段绕组对应上管占空比根据其感值重新计算分配后生成占空比控制信号g
a3
、g
b3
、g
c3
、g
a4
、g
b4
、g
c4
输出给第三三相逆变器和第四三相逆变器，计算公式为：其中：l
a3
为第二开绕组电机的a相绕组第一段感值，l
a4
为第二开绕组电机的a相绕组第二段感值，l
b3
为第二开绕组电机的b相绕组第一段感值，l
b4
为第二开绕组电机的b相绕组第二段感值，l
c3
为第二开绕组电机的c相绕组第一段感值，l
c4
为第二开绕组电机的c相绕组第二段感值。

技术总结
本发明公开一种双开绕组永磁同步电机驱动系统集成化充电控制方法，属于电力电子与电力传动技术领域。本发明利用开绕组电机的结构特点，引出第一开绕组电机、第二开绕组电机的各相绕组的中心抽头，分别连接开关K1和开关K2，在充电状态下，将第一开绕组电机构成的充电状态下的电网侧并联型三相PWM整流系统，通过电流前馈解耦实现电网侧的单位功率因数控制，将零序环流抑制策略与转矩消除策略互相配合，通过占空比分配的方式将零矢量控制加入SVPWM控制模块中，将第二开绕组电机重构成电池侧的并联三相DC/DC变换器，采用恒压双闭环控制方式，并通过三相并联交错的占空比分配控制策略，减小输出电流纹波，实现均流控制。实现均流控制。实现均流控制。


技术研发人员：魏佳丹 王艺威 洪颖 郭磊 安伟
受保护的技术使用者：金陵海关技术中心
技术研发日：2021.06.24
技术公布日：2021/10/23