CN111711406B - 一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，通过选定5个电压矢量，分别计算5个电压矢量各自作用的时间，根据冲量等效原则，将5个电压矢量各自作用的时间转化为逆变器的逆变桥臂各开关器件导通及关闭的时间，控制五相桥臂功率开关器件的开关信号，将五相逆变器输出的五个空间电压矢量同时作用于两台电机，达到两台电机机电能量转换的解耦控制。这两台电机配套所采用的控制策略既可以采用矢量控制，也可以采用直接转矩控制策略。本发明所采用的无扇区划分SVPWM空间电压矢量合成方法，实现了两台电机对应的M1及M2平面内空间电压矢量的精确合成，简化了空间电压矢量调制算法，提高了直流母线电压利用率。

Description

一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法

技术领域

本发明涉及涉及五相逆变器调制领域，具体涉及一种五相逆变器无扇区划分 空间电压矢量调制方法。

背景技术

多相电机在相同输出转矩下，相较于三相电机，降低了相电流的大小，减小 了电机定子铜耗。多相电机多自由度的优势配合合适的控制算法，可实现电机某 一相绕组断路故障情况下的稳定运行，在可靠性较高的工业应用场合得到愈来愈 广泛的关注。五相电机作为一种常见的多相电机，绕组相数较少，制造成本较低， 是目前常用的多相电机之一。为实现多相电机的稳定控制，采用五相逆变器对其 进行供电。为此需要5相桥臂，通过控制5相桥臂的输出信号，实现对五相电机 转矩和磁场的精确控制。

多相电机的电压矢量个数随绕组相数增加呈现指数型增长，多相逆变器可输 出电压矢量的个数为2λ，其中λ(λ＝4,5,6…)。电压矢量资源的增多更利于 实现电机转矩及磁链的精确控制，从而降低电机的转矩脉动。

五相电机的自由度为4，反电动势为正弦波的五相电机机电能量转换控制过 程仅需要其中2个自由度即可以实现，因此可采用冗余的2个自由度控制对其他 控制对象进行控制。双多相电机串联***由于采用一套逆变器***同时控制两台 电机，从而减小了开关器件及附属电路的成本，且易于实现回馈制动，在航空航 天、船舶运输和电动汽车等对空间体积要求苛刻的应用场合有经济及空间优势。 双五相电机串联***采用一套五相逆变器控制两台五相电机，利用五相逆变器输 出的电压矢量，独立控制自由度为2的两台五相电机，实现机电能量的转化。所 输出的电压矢量需要同时满足控制两台电机的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量 调制方法，以解决两台五相电机构成的电机串联***在两个平面上机电能量转换 所需控制矢量的调制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，包括以下步骤：

步骤S1:采集五相逆变器的相关数据，选定5个电压矢量，并分别计算5个 电压矢量各自作用的时间；

步骤S2:根据冲量等效原则将5个电压矢量各自作用的时间转化为逆变器的 逆变桥臂各开关器件导通及关闭的时间，控制五相桥臂功率开关器件的开关信号；

步骤S3:将五相逆变器输出的五个空间电压矢量同时作用于两台电机，实现 两台电机机电能量转换的解耦控制。

进一步，所述步骤S1具体为：

步骤S11:采集五相逆变器的输出电流i_A、i_B、i_C、i_D、i_E以及通过五相逆变 器驱动控制的第一台五相电机M1和第二台五相电机M2的转子位置角θ_r1和θ_r2；

步骤S12:分别进行参考电压矢量幅值计算，得到第一台五相电机M1的电压 基波平面即M1平面和第二台五相电机M2的电压基波平面即M2平面的参考电 压矢量U_ref1 ^*及U_ref2 ^*：

其中

为M1的电压基波平面静止坐标系下α₁轴及β₁轴两轴上的电 压分量；

为M2的电压基波平面静止坐标系下α₂轴及β₂轴两轴上的电 压分量；进一步得到参考电压矢量的幅值及矢量关系的表达式如下：

U_ref1 ^*＝|U_ref1 ^*|∠θ₁，U_ref2 ^*＝|U_ref2 ^*|∠θ₂

其中θ₁为U_ref1 ^*与α₁轴之间的夹角；θ₂为U_ref2 ^*与α₂轴之间的夹角；

步骤S13:根据五相电机串联规则，得M1的电压基波平面上的各基本电压矢 量um1为：

其中，m1＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

M2的电压基波平面上的各基本电压矢量um2为：

其中，m2＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

上述两个公式中S_A～S_E代表逆变器五相输出状态，如果上桥臂开通，则 S_k＝1，k＝A～E；如果下桥臂开通，则S_k＝0；

步骤S14:根据u_m1与u_m2公式在两个电压基波平面画出各基本电压矢量，按 照所画出的各基本电压矢量的幅值大小将其分小矢量U_S、中矢量U_m和长矢量 U_L；

步骤S15：引入比例系数Ra＝|U_ref1 ^*|/|U_ref2 ^*|，并根据Ra的数值大小挑选不同 的5个基本电压矢量，用于在M1平面合成U_ref1 ^*，在M2平面上合成U_ref2 ^*。

步骤S16：并根据挑选的5个基本电压矢量，计算所选择的这五个基本电压 矢量作用时间；

步骤S17：若求解所得的某一个电压矢量作用的时间为负，则在空间电压矢 量分布图中选取与该基本电压矢量大小相同，方向相反的基本电压矢量用于代替 该电压矢量，并使其作用时间为变为与原来时间绝对值相同的正值，再对各电压 矢量作用时间进行限幅处理。

进一步，所述步骤S15中

进一步，所述步骤S16具体为：

当0.618≤Ra≤1.618时，选择五个中矢量U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁，用于分别合 成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*,计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁， 其时间之和为控制周期时间T_s；

当Ra>1.618时，U_ref1 ^*相较于U_ref2 ^*幅值较大，挑选在M1平面内是大矢量但 在M2平面为小矢量的U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量，用于分别 合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅’、T₄’、T₃’、 T₂’、T₁’，其时间之和为控制周期时间T_s；

当Ra<0.618时，U_ref1 ^*相较于U_ref2 ^*幅值较小，挑选在M1平面内是小矢量但 在M2平面为大矢量的U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量，用于分别 合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅”、T₄”、T₃”、 T₂”、T₁”，其时间之和为控制周期时间T_s。

进一步，当0.618≤Ra≤1.618时，选择五个中矢量U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁，用 于分别合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*,计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、 T₂、T₁，具体为：确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到空间电压矢量 分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

其中：

θ₁₁＝θ₁-2π/5,θ₁₂＝θ₁-4π/5,θ₁₃＝θ₁-6π/5,θ₁₄＝θ₁-8π/5,θ₂₁＝θ₂-2π/5， θ₂₂＝θ₂-4π/5,θ₂₃＝θ₂-6π/5,θ₂₄＝θ₂-8π/5。

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ+cU_Ⅲ+dU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ+dU_Ⅲ-cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ-dU_Ⅲ+cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ-cU_Ⅲ-dU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中：U_Ⅰ＝U_ref1 ^*cosθ₁，U_Ⅱ＝U_ref2 ^*cosθ₂，U_Ⅲ＝U_ref1 ^*sinθ₁，U_Ⅳ＝U_ref2 ^*sinθ₂，

进一步，当Ra>1.618时，选择五个中矢量为U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉，求解 U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量作用时间T₅’、T₄’、T₃’、T₂’、T₁’， 确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、 U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ+cγU_Ⅲ-dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ+dγU_Ⅲ+cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ-dγU_Ⅲ-cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ-cγU_Ⅲ+dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中，η＝1.618，γ＝0.618。

进一步，Ra<0.618时，为求解U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量 作用时间T₅”、T₄”、T₃”、T₂”、T₁”，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其 折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方 程：

求解得各矢量作用时间分别为：

进一步，所述步骤S3具体为：利于伏秒乘积等效原则，根据矢量表将五个 基本电压矢量的作用时间转化为逆变器各上桥臂导通的时间T_a-T_e，用以控制五 相逆变器输出空间电压矢量作用于第一五相电机M1和第二五相电机M2，实现 两个电机机电能量转换的解耦控制。

一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制***，包括整流电路模块、直 流母线电压采集电路模块、滤波电容模块、五相逆变器模块、两台参数相同的五 相交流电机M1及M2、中央控制器模块、隔离驱动模块、绕组电流采集电路模 块、第一电机转子位置角采集电路模块、第二电机转子位置角采集电路模块和人 机接口模块；所述整流电路模块、滤波电容模块、五相逆变器模块、五相交流电 机M1及M2依次连接；所述滤波电容模块还通过直流母线电压采集电路模块连 接中央控制器模块；所述中央控制器模块与人机接口模块、绕组电流采集电路模 块、第一电机转子位置角采集电路模块、第二电机转子位置角采集电路模块分别 连接；所述绕组电流采集电路模块采集五相逆变器模块的输出电流；所述第一电机转子位置角采集电路模块、第二电机转子位置角采集电路模块分别用于检测五 相交流电机M1及M2的转子位置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用的无扇区划分空间电压矢量合成方法，方法简单，免去了繁 杂的参考电压矢量所处扇区的划分及判断环节；

2、本发明实现了两台电机的独立运行、转矩的精确解耦控制，减小了两台 电机转矩脉动，增强了两台电机运行的平稳性；

3、本发明空间电压矢量中所采用的电压矢量考虑了实际电机运行情况，提 高了直流母线电压的利用率，拓展了电机运行速度范围。

附图说明

图1是本发明一实施例中的五相逆变器双五相电机串联***无扇区划分空 间电压矢量调制结构框图；

图2为本发明一实施例中的驱动***硬件结构图；

图3为本发明一实施例中的双五相交流电机串联***连接方式图；

图4为本发明一实施例中的双五相交流电机在机电能量转换平 面M1和M2上空间电压矢量分布图；

图5为本发明实施例的开关管时序图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，本发明提供如图1所示，本实施例提供了一种五相逆变器无 扇区划分空间电压矢量调制方法，包括以下步骤：

步骤S1:采集五相逆变器的相关数据，选定5个电压矢量，并分别计算5个 电压矢量各自作用的时间；

步骤S11：采集五相逆变器的输出电流i_A、i_B、i_C、i_D、i_E以及通过五相逆 变器驱动控制的第一台五相电机M1和第二台五相电机M2的转子位置角θ_r1和 θ_r2；

步骤S12:分别进行参考电压矢量幅值计算，得到第一台五相电机M1的电压 基波平面即M1平面和第二台五相电机M2的电压基波平面即M2平面的参考电 压矢量U_ref1 ^*及U_ref2 ^*，如公式所示：

其中

为M1的电压基波平面静止坐标系下α₁轴及β₁轴两轴上的电 压分量；

为M2的电压基波平面静止坐标系下α₂轴及β₂轴两轴上的电 压分量。参考电压矢量的幅值及矢量关系的表达式如下：

U_ref1 ^*＝|U_ref1 ^*|∠θ₁，U_ref2 ^*＝|U_ref2 ^*|∠θ₂

其中θ₁为U_ref1 ^*与α₁轴之间的夹角；θ₂为U_ref2 ^*与α₂轴之间的夹角。

步骤S13：根据五相电机串联规则，得M1的电压基波平面上的各基本电压 矢量u_m1为：

其中m1＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

M2的电压基波平面上的各基本电压矢量u_m2为：

其中m2＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

上述两个公式中S_A～S_E代表逆变器五相输出状态，如果上桥臂开通，则 S_k＝1，k＝A～E；如果下桥臂开通，则S_k＝0；

步骤S14：根据u_m1与u_m2公式在两个电压基波平面画出各基本电压矢量， 按照所画出的各基本电压矢量的幅值大小将其分小矢量U_S、中矢量U_m和长矢量 U_L，|U_L|:|U_m|:|U_S|＝2cos(π/5):1:2cos(2π/5)≈1.618:1:0.618；

步骤S15：引入比例系数Ra＝|U_ref1 ^*|/|U_ref2 ^*|，以便根据Ra的数值大小挑选不 同的5个基本电压矢量，用于在M1平面合成U_ref1 ^*，在M2平面上合成U_ref2 ^*。

当0.618≤Ra≤1.618时，选择五个中矢量U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁，用于分别合 成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*,计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁， 其时间之和为控制周期时间T_s；

当Ra>1.618时，U_ref1 ^*相较于U_ref2 ^*幅值较大，挑选在M1平面内是大矢量但 在M2平面为小矢量的U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量，用于分别 合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅’、T₄’、T₃’、 T₂’、T₁’，其时间之和为控制周期时间T_s；

当Ra<0.618时，U_ref1 ^*相较于U_ref2 ^*幅值较小，挑选在M1平面内是小矢量但 在M2平面为大矢量的U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量，用于分别 合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅”、T₄”、T₃”、 T₂”、T₁”，其时间之和为控制周期时间T_s；

步骤S16：若求解所得的某一个电压矢量作用的时间为负，则在空间电压矢 量分布图中选取与该基本电压矢量大小相同，方向相反的基本电压矢量用于代替 该电压矢量，并使其作用时间变为与原来时间绝对值相同的正值，再对各电压矢 量作用时间进行限幅处理。

步骤S2:根据冲量等效原则将5个电压矢量各自作用的时间转化为逆变器的逆 变桥臂各开关器件导通及关闭的时间，控制五相桥臂功率开关器件的开关信号；

步骤S3:由伏秒乘积等效原则，根据矢量表将五个基本电压矢量的作用时间 转化为逆变器各上桥臂导通的时间T_a-T_e，用以控制五相逆变器输出空间电压矢 量作用于第一五相电机M1和第二五相电机M2，实现两个电机机电能量转换的 解耦控制。

在本实施例中，0.618≤Ra≤1.618时，为求解U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁这五个基 本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后， 将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可 列方程：

其中：θ₁₁＝θ₁-2π/5,θ₁₂＝θ₁-4π/5,θ₁₃＝θ₁-6π/5,θ₁₄＝θ₁-8π/5,θ₂₁＝θ₂-2π/5， θ₂₂＝θ₂-4π/5,θ₂₃＝θ₂-6π/5,θ₂₄＝θ₂-8π/5。

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ+cU_Ⅲ+dU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ+dU_Ⅲ-cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ-dU_Ⅲ+cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ-cU_Ⅲ-dU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中：U_Ⅰ＝U_ref1 ^*cosθ₁，U_Ⅱ＝U_ref2 ^*cosθ₂，U_Ⅲ＝U_ref1 ^*sinθ₁，U_Ⅳ＝U_ref2 ^*sinθ₂，

在本实施例中，Ra>1.618时，为求解U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电 压矢量作用时间T₅’、T₄’、T₃’、T₂’、T₁’，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后， 将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可 列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ+cγU_Ⅲ-dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ+dγU_Ⅲ+cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ-dγU_Ⅲ-cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ-cγU_Ⅲ+dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中，η＝1.618，γ＝0.618。

在本实施例中，Ra<0.618时，为求解U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电 压矢量作用时间T₅”、T₄”、T₃”、T₂”、T₁”，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后， 将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可 列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄”＝T_S·(4U_DC+aηU_I+bγU_Ⅱ+cηU_Ⅲ-dγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃”＝T_S·(4U_DC-bηU_I-aγU_Ⅱ+dηU_Ⅲ+cγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂”＝T_S·(4U_DC-bηU_I-aγU_Ⅱ-dηU_Ⅲ-cγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁”＝T_S·(4U_DC+aηU_I+bγU_Ⅱ-cηU_Ⅲ+dγU_Ⅳ)/(20U_DC)

在本实施例中，若求解所得的某一个电压矢量作用的时间为负，则取与该电 压矢量方向相反，大小相同的电压矢量代替该电压矢量，并使其作用时间为变为 与原来时间绝对值相同的正值，再对各电压矢量作用时间进行限幅处理。例如， 当0.618≤Ra≤1.618时，以T₁为例，限幅后数值为：

T₁＝|T₁|·T_s/(|T₅|+|T₄|+|T₃|+|T₂|+|T₁|)

类似可列出T₂～T₅时间限幅后的表达式。

当Ra>1.618时，以T₁’为例，限幅后数值为：

T’₁＝|T’₁|·T_s/(|T₅’|+|T₄’|+|T₃’|+|T₂’|+|T₁|)

类似可列出T₂’～T₅’时间限幅后的表达式。

当Ra<0.618时，以T₁”为例，限幅后数值为：

T₁”＝|T₁”|·T_s/(|T₅”|+|T₄”|+|T₃”|+|T₂”|+|T₁”|)

类似可列出T₂”～T₅”时间限幅后的表达式。

较佳的，如图1所示本实施例由五相逆变器、M1和M2平面参考电压矢量 计算环节、比例系数Ra数值计算环节、比例系数Ra数值判断环节、电压矢量 挑选环节、电压矢量替换环节、电压矢量作用时间限幅环节、矢量表查找环节、 逆变器桥臂开关管导通时间转化环节等。将五相逆变器采集获得的各相输出电流 i_A～i_E和两台五相电机的转子位置角θ_r1和θ_r2送于参考电压矢量计算环节，通过矢 量控制或直接转矩控制等控制方式获得U_ref1 ^*、U_ref2 ^*；将两台电机机电能量转化 平面的参考电压矢量幅值的比值定义为Ra,将其送于比例系数Ra数值判断环节； 根据判断结果选择不同的五个电压矢量用于分别合成参考电压矢量。根据图4 中图(a)和图(b)中的几何关系，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到 图4所示空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向；根据 其折算的几何关系，列写各电压矢量作用时间的矩阵方程式,求解矩阵方程式后 得到各电压矢量的作用时间；若求解所得的5个电压矢量作用时间中有一个或多 个时间的数值为负，则在图4中选择该电压矢量对侧幅值大小相同、方向相反的 电压矢量替换该电压矢量，并将其作用时间转化为正值。通过时间限幅环节使得 各电压矢量作用时间之和仍保持为控制周期T_s；最后，将上述计算出的电压矢量 及其作用时间送给逆变器桥臂开关管导通时间转化环节，依据表4，得到转化后 A-E五个逆变器桥臂各功率开关器件的开关信号S_A-S_E,当某一相桥臂上管导通， 下管关断时则该桥臂对应的S_i＝1(i＝A～E)；当某一相桥臂上管关断，下管导通 时则该桥臂对应的S_i＝0(i＝A～E)；上管和下管互补导通，整个空间电压矢量调制过程中，均没有繁杂的扇区判断环节。在S_A-S_E开关控制作用下，五相逆 变器输出对应开关信号，将其作用于两台五相电机，以用于实现两台电机各自平 面内的机电能量转换的解耦控制，两台电机的控制策略既可以采用矢量控制方式， 也可以采用直接转矩控制方式。

特别的，本实施例对应配套的驱动***硬件结构如图2所示。其模块包括： 整流电路模块、直流母线电压采集电路模块、滤波电容模块、五相逆变器模块、 两台参数相同的五相交流电机M1及M2、中央控制器模块、隔离驱动模块、绕 组电流采集电路模块、电机转子位置角采集电路模块、人机接口模块等。五相逆 变器中的相关功率器件可采用MOSFET或IGBT，中央控制器使用DSP或单片 机。五相绕组的电流采集既可以用运算放大器与霍尔电流传感器相结合获得，也 可通过绕组串功率电阻后接差分运算放大器方式获得。运算放大器与霍尔电流传 感器相结合方案可实现主回路与控制回路的电气隔离，后者方案成本较低。直流 母线电压数值的采集可以采用霍尔电压传感器与运算放大器相结合方式获得，也可以通过并联电阻分压后接由运算放大器构成的电压跟随器相结合方式获得。转 子位置角检测电路模块由旋转编码器接电平转换电路构成，也可采用旋转变压器 接解码电路构成，前者成本较低，但精度较低，而后者成本较高，但采样精度较 高。将电流检测和电压采样电路输出的弱电信号送于中央控制器A/D转换模块， 位置角检测电路输出的脉冲信号送于中央控制器QEP模块。根据取得的信号和 本实施例的空间矢量调制方法，输出逆变桥臂开关信号，经由隔离驱动去控制逆 变器中的功率开关管的开关动作。

较佳的，在本实施例中通过五相绕组电流采集电路模块采集五相逆变器的输 出电流i_A、i_B、i_C、i_D、i_E；通过两台电机转子位置角采集电路模块采集获得五 相电机M1和五相电机M2的转子位置角θ_r1和θ_r2。

特别的，本实施例五相逆变器供电两台五相交流电机M1及M2***的连接 方式如图3所示，恒功率变换下逆变器输出电压空间矢量可表示为：

式中k∈(0,31)。S_A～S_E代表逆变器五相输出状态，如果上桥臂开通，则 S_k＝1(k＝A～E)；如果下桥臂开通，则S_k＝0。

两台五相交流电机构成的电机串联***共四个自由度，2个自由度可构成一 个平面，因此双五相电机构成的电机串联***其可控的机电能量转换平面有2 个。五相逆变器根据五相桥臂的开关导通或闭合的状态，可构成共32种开关模 式(00000～11111)。根据五相桥臂对应的相位角度及电机串联规则，32个电压 矢量在两台电机机电能量转化平面M1和M2上的投影分布图如图4所示，其中： U_ref1 ^*、U_ref2 ^*分别控制M1和M2机电能量转换平面的空间电压参考矢量。

图4中各电压大中小电压矢量位置对应关系如表1和表2所示。

根据五相电机串联规则，进一步得两个平面上的中矢量u_m1与u_m2的分别为：

由电压矢量分布图几何关系可得中矢量及小矢量的幅值，三者矢量幅值关系

表1M1平面矢量

表2M2平面矢量

θ<sub>2</sub>角度	短矢量U<sub>S</sub>	中矢量U<sub>m</sub>	长矢量U<sub>L</sub>
				0	6	16	22
0.2π	19	30	18
				0.4π	24	2	26
0.6π	14	27	10
				0.8π	3	8	11
π	25	15	9
				1.2π	21	1	13
1.4π	7	29	5
				1.6π	17	4	21
1.8π	28	23	20

如下表3所示。

表3五相电压逆变器电压空间矢量幅值

为更好实现M1和M2两台电机的机电能量转换解耦控制，实现两台五相电 机的无扇区划分空间矢量调制控制,将两个机电能量转化平面的参考电压矢量的 比值设为Ra,Ra＝U_ref1 ^*/U_ref2 ^*。根据Ra数值的大小，选择不同的5个电压矢用 于合成参考电压矢量：

当0.618≤Ra≤1.618时，为求解U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁这五个基本电压矢量 作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到 空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

其中：

θ₁₁＝θ₁-2π/5,θ₁₂＝θ₁-4π/5,θ₁₃＝θ₁-6π/5,θ₁₄＝θ₁-8π/5,θ₂₁＝θ₂-2π/5，

θ₂₂＝θ₂-4π/5,θ₂₃＝θ₂-6π/5,θ₂₄＝θ₂-8π/5。

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ+cU_Ⅲ+dU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ+dU_Ⅲ-cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ-dU_Ⅲ+cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ-cU_Ⅲ-dU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中：U_Ⅰ＝U_ref1 ^*cosθ₁，U_Ⅱ＝U_ref2 ^*cosθ₂，U_Ⅲ＝U_ref1 ^*sinθ₁，U_Ⅳ＝U_ref2 ^*sinθ₂，

当Ra>1.618时，为求解U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量作用 时间T₅’、T₄’、T₃’、T₂’、T₁’，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到 空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ+cγU_Ⅲ-dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ+dγU_Ⅲ+cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ-dγU_Ⅲ-cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ-cγU_Ⅲ+dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中，η＝1.618，γ＝0.618。

当Ra<0.618时，为求解U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量作用时 间T₅”、T₄”、T₃”、T₂”、T₁”，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到 空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄”＝T_S·(4U_DC+aηU_I+bγU_Ⅱ+cηU_Ⅲ-dγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃”＝T_S·(4U_DC-bηU_I-aγU_Ⅱ+dηU_Ⅲ+cγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂”＝T_S·(4U_DC-bηU_I-aγU_Ⅱ-dηU_Ⅲ-cγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁”＝T_S·(4U_DC+aηU_I+bγU_Ⅱ-cηU_Ⅲ+dγU_Ⅳ)/(20U_DC)

若求解所得的某一个电压矢量作用的时间为负，则取与该电压矢量方向相反， 大小相同的电压矢量代替该电压矢量，并使其作用时间变为与原来时间绝对值相 同的正值，再对各电压矢量作用时间进行限幅处理。例如，当0.618≤Ra≤1.618 且参考电压矢量U_ref1 ^*及U_ref2 ^*相位及幅值求得的U₁₆的作用时间T₅<0、U₈的作用 时间T₄<0，而其他各矢量作用时间为正时，则将U₁₆、U₈替换为U₁₅和U₂₃。并 对所求所有电压作用时间进行限幅处理，以T₁为例，限幅后数值为：

T₁＝|T₁|·T_s/(|T₅|+|T₄|+|T₃|+|T₂|+|T₁|)

类似可列出T₂～T₅时间限幅后的表达式。

设五相逆变器各上桥臂导通的时间分别为T_a-T_e，将电压矢量(u₀～u₃₁)作用的 时间(T₀～T₃₁)转化为T_a-T_e，可以把选择出的电压矢量直接按时序输出如下表 4所示：

表4各电压矢量作用时间转换开关管上桥臂开通时间表

	u<sub>0</sub>	u<sub>1</sub>	u<sub>2</sub>	u<sub>3</sub>	u<sub>4</sub>	u<sub>5</sub>	u<sub>6</sub>	u<sub>7</sub>	u<sub>8</sub>	u<sub>9</sub>	u<sub>10</sub>	u<sub>11</sub>	u<sub>12</sub>	u<sub>13</sub>	u<sub>14</sub>	u<sub>15</sub>
																	T<sub>a</sub>	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
T<sub>b</sub>	0	0	0	0	0	0	0	0	T<sub>8</sub>	T<sub>9</sub>	T<sub>10</sub>	T<sub>11</sub>	T<sub>12</sub>	T<sub>13</sub>	T<sub>14</sub>	T<sub>15</sub>
																	T<sub>c</sub>	0	0	0	0	T<sub>4</sub>	T<sub>5</sub>	T<sub>6</sub>	T<sub>7</sub>	0	0	0	0	T<sub>12</sub>	T<sub>13</sub>	T<sub>14</sub>	T<sub>15</sub>
T<sub>d</sub>	0	0	T<sub>2</sub>	T<sub>3</sub>	0	0	T<sub>6</sub>	T<sub>7</sub>	0	0	T<sub>10</sub>	T<sub>11</sub>	0	0	T<sub>14</sub>	T<sub>15</sub>
																	T<sub>e</sub>	0	T<sub>1</sub>	0	T<sub>3</sub>	0	T<sub>5</sub>	0	T<sub>7</sub>	0	T<sub>9</sub>	0	T<sub>11</sub>	0	T<sub>13</sub>	0	T<sub>15</sub>

u<sub>16</sub>

u<sub>17</sub>

u<sub>18</sub>

u<sub>19</sub>

u<sub>20</sub>

u<sub>21</sub>

u<sub>22</sub>

u<sub>23</sub>

u<sub>24</sub>

u<sub>25</sub>

u<sub>26</sub>

u<sub>27</sub>

u<sub>28</sub>

u<sub>29</sub>

u<sub>30</sub>

u<sub>31</sub>

T<sub>a</sub>

T<sub>16</sub>

T<sub>17</sub>

T<sub>18</sub>

T<sub>19</sub>

T<sub>20</sub>

T<sub>21</sub>

T<sub>22</sub>

T<sub>23</sub>

T<sub>24</sub>

T<sub>25</sub>

T<sub>26</sub>

T<sub>27</sub>

T<sub>28</sub>

T<sub>29</sub>

T<sub>30</sub>

T<sub>31</sub>

T<sub>b</sub>

0

0

0

0

0

0

0

0

T<sub>24</sub>

T<sub>25</sub>

T<sub>26</sub>

T<sub>27</sub>

T<sub>28</sub>

T<sub>29</sub>

T<sub>30</sub>

T<sub>31</sub>

T<sub>c</sub>

0

0

0

0

T<sub>20</sub>

T<sub>21</sub>

T<sub>22</sub>

T<sub>23</sub>

0

0

0

0

T<sub>28</sub>

T<sub>29</sub>

T<sub>30</sub>

T<sub>31</sub>

T<sub>d</sub>

0

0

T<sub>18</sub>

T<sub>19</sub>

0

0

T<sub>22</sub>

T<sub>23</sub>

0

0

T<sub>26</sub>

T<sub>27</sub>

0

0

T<sub>30</sub>

T<sub>31</sub>

T<sub>e</sub>

0

T<sub>17</sub>

0

T<sub>19</sub>

0

T<sub>21</sub>

0

T<sub>23</sub>

0

T<sub>25</sub>

0

T<sub>27</sub>

0

T<sub>29</sub>

0

T<sub>31</sub>

将作用时间根据表4转换为各开关管开通时间，PWM波形如图5所示：

当Ra>1.618时，以T₁’为例，限幅后数值为：

T’₁＝|T’₁|·T_s/(|T₅’|+|T₄’|+|T₃’|+|T₂’|+|T’₁|)

类似可列出T₂’～T₅’时间限幅后的表达式，根据表4将其转化为各开关管开通时间。

当Ra<0.618时，以T₁”为例，限幅后数值为：

T₁”＝|T₁”|·T_s/(|T₅”|+|T₄”|+|T₃”|+|T₂”|+|T₁”|)

类似可列出T₂”～T₅”时间限幅后的表达式，根据表4将其转化为各开关管开 通时间。

在本实施例中工作的具体过程包括如下步骤：

(1)根据矢量控制或直接转矩控制策略，计算出M1和M2平面参考电压矢量 U_ref1 ^*及U_ref2 ^*。

(2)根据五相电机串联规则，得M1的电压基波平面上的各基本电压矢量u_m1为：

其中m1＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

M2的电压基波平面上的各基本电压矢量u_m2为：

其中m2＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

上述两个公式中S_A～S_E代表逆变器五相输出状态，如果上桥臂开通，则 S_k＝1，k＝A～E；如果下桥臂开通，则S_k＝0；

(3)根据u_m1与u_m2公式在两个电压基波平面画出各基本电压矢量，按照 所画出的各基本电压矢量的幅值大小将其分小矢量U_S、中矢量U_m和长矢量U_L， |U_L|:|U_m|:|U_S|＝2cos(π/5):1:2cos(2π/5)≈1.618:1:0.618；

(4)引入比例系数Ra＝|U_ref1 ^*|/|U_ref2 ^*|，以便根据Ra的数值大小挑选不同的 5个基本电压矢量，用于在M1平面合成U_ref1 ^*，在M2平面上合成U_ref2 ^*。

(5)当0.618≤Ra≤1.618时，选择五个中矢量U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁，这五 个基本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁，用于分别合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*,确定 各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

其中：

θ₁₁＝θ₁-2π/5,θ₁₂＝θ₁-4π/5,θ₁₃＝θ₁-6π/5,θ₁₄＝θ₁-8π/5,θ₂₁＝θ₂-2π/5， θ₂₂＝θ₂-4π/5,θ₂₃＝θ₂-6π/5,θ₂₄＝θ₂-8π/5。

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ+cU_Ⅲ+dU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ+dU_Ⅲ-cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂＝T_S·(4U_DC-bU_I+aU_Ⅱ-dU_Ⅲ+cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁＝T_S·(4U_DC+aU_I-bU_Ⅱ-cU_Ⅲ-dU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中：U_Ⅰ＝U_ref1 ^*cosθ₁，U_Ⅱ＝U_ref2 ^*cosθ₂，U_Ⅲ＝U_ref1 ^*sinθ₁，U_Ⅳ＝U_ref2 ^*sinθ₂，

(6)当Ra>1.618时，为求解U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量 作用时间T₅’、T₄’、T₃’、T₂’、T₁’，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折 算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ+cγU_Ⅲ-dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ+dγU_Ⅲ+cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂'＝T_S·(4U_DC-bγU_I-aηU_Ⅱ-dγU_Ⅲ-cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁'＝T_S·(4U_DC+aγU_I+bηU_Ⅱ-cγU_Ⅲ+dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中，η＝1.618，γ＝0.618。

(7)当Ra<0.618时，为求解U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量 作用时间T₅”、T₄”、T₃”、T₂”、T₁”，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其 折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方 程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄”＝T_S·(4U_DC+aηU_I+bγU_Ⅱ+cηU_Ⅲ-dγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃”＝T_S·(4U_DC-bηU_I-aγU_Ⅱ+dηU_Ⅲ+cγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂”＝T_S·(4U_DC-bηU_I-aγU_Ⅱ-dηU_Ⅲ-cγU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁”＝T_S·(4U_DC+aηU_I+bγU_Ⅱ-cηU_Ⅲ+dγU_Ⅳ)/(20U_DC)

(8)若求解所得的某一个电压矢量作用的时间为负，则取与该电压矢量方向相反，大小相同的电压矢量代替该电压矢量，并使其作用时间为变为与原来时间绝 对值相同的正值，再对各电压矢量作用时间进行限幅处理。

(9)由伏秒乘积等效原则，根据表4将五个基本电压矢量的作用时间转化为逆 变器各上桥臂导通的时间T_a-T_e，用以控制五相逆变器输出空间电压矢量作用 于第一五相电机M1和第二五相电机M2，实现两个电机机电能量转换的解耦控 制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:采集五相逆变器的相关数据，选定5个电压矢量，并分别计算5个电压矢量各自作用的时间；

步骤S2:根据冲量等效原则将5个电压矢量各自作用的时间转化为逆变器的逆变桥臂各开关器件导通及关闭的时间，控制五相桥臂功率开关器件的开关信号；

步骤S3:将五相逆变器输出的五个空间电压矢量同时作用于两台电机，实现两台电机机电能量转换的解耦控制；

所述步骤S1具体为：

步骤S11:采集五相逆变器的输出电流i_A、i_B、i_C、i_D、i_E以及通过五相逆变器驱动控制的第一台五相电机M1和第二台五相电机M2的转子位置角θ_r1和θ_r2；

步骤S12:分别进行参考电压矢量幅值计算，得到第一台五相电机M1的电压基波平面即M1平面和第二台五相电机M2的电压基波平面即M2平面的参考电压矢量U_ref1 ^*及U_ref2 ^*：

其中

为M1的电压基波平面静止坐标系下α₁轴及β₁轴两轴上的电压分量；

为M2的电压基波平面静止坐标系下α₂轴及β₂轴两轴上的电压分量；进一步得到参考电压矢量的幅值及矢量关系的表达式如下：

U_ref1 ^*＝|U_ref1 ^*|∠θ₁，U_ref2 ^*＝|U_ref2 ^*|∠θ₂

其中θ₁为U_ref1 ^*与α₁轴之间的夹角；θ₂为U_ref2 ^*与α₂轴之间的夹角；

步骤S13:根据五相电机串联规则，得M1的电压基波平面上的各基本电压矢量um1为：

其中，m1＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

M2的电压基波平面上的各基本电压矢量um2为：

其中，m2＝16S_A+8S_B+4S_C+2S_D+S_E

上述两个公式中S_A～S_E代表逆变器五相输出状态，如果上桥臂开通，则S_k＝1，k＝A～E；如果下桥臂开通，则S_k＝0；

步骤S14:根据u_m1与u_m2公式在两个电压基波平面画出各基本电压矢量，按照所画出的各基本电压矢量的幅值大小将其分小矢量U_S、中矢量U_m和长矢量U_L；

步骤S15：引入比例系数Ra＝|U_ref1 ^*|/|U_ref2 ^*|，并根据Ra的数值大小挑选不同的5个基本电压矢量，用于在M1平面合成U_ref1 ^*，在M2平面上合成U_ref2 ^*；

步骤S16：并根据挑选的5个基本电压矢量，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间；

步骤S17：若求解所得的某一个电压矢量作用的时间为负，则在空间电压矢量分布图中选取与该基本电压矢量大小相同，方向相反的基本电压矢量用于代替该电压矢量，并使其作用时间为变为与原来时间绝对值相同的正值，再对各电压矢量作用时间进行限幅处理；

所述步骤S15中

所述步骤S16具体为：

当0.618≤Ra≤1.618时，选择五个中矢量U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁，用于分别合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*,计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁，其时间之和为控制周期时间T_s；

当Ra>1.618时，U_ref1 ^*相较于U_ref2 ^*幅值较大，挑选在M1平面内是大矢量但在M2平面为小矢量的U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量，用于分别合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅’、T₄’、T₃’、T₂’、T₁’，其时间之和为控制周期时间T_s；

当Ra<0.618时，U_ref1 ^*相较于U_ref2 ^*幅值较小，挑选在M1平面内是小矢量但在M2平面为大矢量的U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量，用于分别合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*，计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅”、T₄”、T₃”、T₂”、T₁”，其时间之和为控制周期时间T_s。

2.根据权利要求1所述的一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，其特征在于，当0.618≤Ra≤1.618时，选择五个中矢量U₁₆、U₈、U₄、U₂、U₁，用于分别合成U_ref1 ^*和U_ref2 ^*,计算所选择的这五个基本电压矢量作用时间T₅、T₄、T₃、T₂、T₁，具体为：确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

其中：θ₁₁＝θ₁-2π/5,θ₁₂＝θ₁-4π/5,θ₁₃＝θ₁-6π/5,θ₁₄＝θ₁-8π/5,θ₂₁＝θ₂-2π/5，θ₂₂＝θ₂-4π/5,θ₂₃＝θ₂-6π/5,θ₂₄＝θ₂-8π/5；

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄＝T_S·(4U_DC+aU_Ⅰ-bU_Ⅱ+cU_Ⅲ+dU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃＝T_S·(4U_DC-bU_Ⅰ+aU_Ⅱ+dU_Ⅲ-cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂＝T_S·(4U_DC-bU_Ⅰ+aU_Ⅱ-dU_Ⅲ+cU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁＝T_S·(4U_DC+aU_Ⅰ-bU_Ⅱ-cU_Ⅲ-dU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中：

3.根据权利要求2所述的一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，其特征在于，当Ra>1.618时，选择五个中矢量为U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉，求解U₂₅、U₂₈、U₁₄、U₇、U₁₉这五个基本电压矢量作用时间T₅’、T₄’、T₃’、T₂’、T₁’，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

T₄'＝T_S·(4U_DC+aγU_Ⅰ+bηU_Ⅱ+cγU_Ⅲ-dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₃'＝T_S·(4U_DC-bγU_Ⅰ-aηU_Ⅱ+dγU_Ⅲ+cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₂'＝T_S·(4U_DC-bγU_Ⅰ-aηU_Ⅱ-dγU_Ⅲ-cηU_Ⅳ)/(20U_DC)

T₁'＝T_S·(4U_DC+aγU_Ⅰ+bηU_Ⅱ-cγU_Ⅲ+dηU_Ⅳ)/(20U_DC)

其中，η＝1.618，γ＝0.618。

4.根据权利要求2所述的一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，其特征在于，Ra<0.618时，为求解U₉、U₂₀、U₁₀、U₅、U₁₈这五个基本电压矢量作用时间T₅”、T₄”、T₃”、T₂”、T₁”，确定各基本电压矢量的伏秒乘积后，将其折算到空间电压矢量分布图中U_ref1 ^*、U_ref2 ^*所在方向及与之垂直的方向，可列方程：

求解得各矢量作用时间分别为：

5.根据权利要求1所述的一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：利于伏秒乘积等效原则，根据矢量表将五个基本电压矢量的作用时间转化为逆变器各上桥臂导通的时间T_a-T_e，用以控制五相逆变器输出空间电压矢量作用于第一五相电机M1和第二五相电机M2，实现两个电机机电能量转换的解耦控制。

6.根据权利要求1-5任一所述一种五相逆变器无扇区划分空间电压矢量调制方法的***，其特征在于：包括整流电路模块、直流母线电压采集电路模块、滤波电容模块、五相逆变器模块、两台参数相同的五相交流电机M1及M2、中央控制器模块、隔离驱动模块、绕组电流采集电路模块、第一电机转子位置角采集电路模块、第二电机转子位置角采集电路模块和人机接口模块；所述整流电路模块、滤波电容模块、五相逆变器模块、五相交流电机M1及M2依次连接；所述滤波电容模块还通过直流母线电压采集电路模块连接中央控制器模块；所述中央控制器模块与人机接口模块、绕组电流采集电路模块、第一电机转子位置角采集电路模块、第二电机转子位置角采集电路模块分别连接；所述绕组电流采集电路模块采集五相逆变器模块的输出电流；所述第一电机转子位置角采集电路模块、第二电机转子位置角采集电路模块分别用于检测五相交流电机M1及M2的转子位置。

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