[0054] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0055] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056] 本发明提供了一种双永磁同步电机九开关逆变器及其控制方法，包含控制器、三个逆变器桥臂以及九个双向晶闸管；三个逆变器桥臂并联后与公共的直流电源相连，在控制算法方面，正常工作时，双永磁同步电机九开关逆变器采用一个九路PWM来驱动，通过一个选择开关实现两个电机的分时运转；能够减少器件，减少成本。
[0057] 给定参考信号输入PI控制器，经PI整定后送入参考电流发生器，参考电流发生器经公式计算得到三个参考电流分量，三个参考电流分别与三个反馈电流经过电流比较器分别送入相应的滞环控制器中，通过滞环控制产生滞环信号送入PWM产生单元，通过九路PWM信号调制驱动三相九开关逆变器，进一步驱动两个永磁同步电机M1、M2，两个永磁同步电机M1、M2设有反馈电路，通过反馈将霍尔信号送入位置与转速产生单元，位置与转速产生单元将霍尔信号解析为电机转子的位置信号和速度信号后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中，将电流调节模块出来的电流和速度信号送入相应的PI控制器中，从而构成闭环控制系统。
[0058] 电流传感器将检测到的三相电流送到电流调节模块；霍尔传感器将检测到的霍尔信号送到位置和转速产生单元。
[0059] 请参阅图1，本发明一种双永磁同步电机九开关逆变器，包括第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2、第三逆变器桥臂L3、三相永磁同步电机M1、三相永磁同步电机M2，三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2分别与第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2和第三逆变器桥臂L3连接；
[0060] 第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2、第三逆变器桥臂L3并联后与公共直流电源相接；公共直流电源用于为第一逆变器桥臂L1、第二逆变器桥臂L2、第三逆变器桥臂L3供电，其正极为Udc，负极为GND。
[0061] 第一逆变器桥臂L1由第一功率开关管T1、第四功率开关管T4、第七功率开关管T7组成，第二逆变器桥臂L2由第二功率开关管T2、第五功率开关管T5、第八功率开关管T8组成，第三逆变器桥臂L3由第三功率开关管T3、第六功率开关管T6、第九功率开关管T9。
[0062] 第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4、第五功率开关管T5、第六功率开关管T6、第七功率开关管T7、第八功率开关管T8、第九功率开关管T9均采用IGBT或MOSFET功率器件。
[0063] 三相永磁同步电机M1有第一电枢绕组A、第二电枢绕组B、第三电枢绕组C，三相永磁同步电机M2的第一电枢绕组A与第一桥臂L1的上开关管T1和中开关管T4之间的x点相连；三相永磁同步电机M1的第二电枢绕组B与第二桥臂L2的上开关管T2和中开关管T5之间的y点相连；三相永磁同步电机M1的第三电枢绕组C与第一桥臂L3的上开关管T3和中开关管T6之间的z点相连。
[0064] 三相永磁同步电机M2有第一电枢绕组U、第二电枢绕组V、第三电枢绕组W，三相永磁同步电机M2的第一电枢绕组U与第一桥臂L1的中开关管T4和下开关管T7之间的a点相连；三相永磁同步电机M2的第二电枢绕组V与第二桥臂L2的中开关管T5和下开关管T8之间的b点相连；三相永磁同步电机M2的第三电枢绕组W与第三桥臂L3的中开关管T6和下开关管T9之间的c点相连。
[0065] 本发明总体的工作原理如下：在系统稳定运行的过程中，三相九开关变换器可以根据PWM产生单元产生的PWM信号控制功率开关管的开关状态，产生不同的电路拓扑结构，每种拓扑结构对应双永磁同步电机的一种工作模式，每种工作模式所表示的工作状态都能驱动其中一个永磁同步电机独自运行。在三相九开关变换器前面通过一个选择开关，通过一个选择开关，控制两个支路产生的不同的PWM信号不同时间输入到逆变器，实现两个三相永磁同步电机的分时运行。
[0066] 根据工作需要输入给定速度，与各自的反馈回路的反馈速度对比后，经过PI调节器形成总的参考电流，参考电流经过参考电流发生器形成三相永磁同步电机的三相参考电流，三相参考电流与反馈回路的反馈三相电流对比后产生三相电流误差，电机永磁同步电机的三相电流的误差依次输入到滞环控制器中，滞环控制器控制PWM产生单元产生九路PWM信号，分别控制逆变器的九个功率开关器。
[0067] 在逆变器前面运用一个选择开关Tc，当选择时刻Ti处于运行周期Ts的奇数倍时，Tc接通第一支路(即Tc＝1)；
[0068] 当选择时刻Ti处于运行周期Ts的偶数倍时，Tc接通第二支路(即Tc＝0)，从而让不同支路的PWM产生单元产生的不同PWM信号输入到逆变器，控制九个功率开关器的导通和关断，使永磁同步电机M1和永磁同步电机M2能够分时运行。
[0069] 两个电机独自运行时各有六种状态，各状态下九个功率开关器的状态如下两表所示：
[0070] M1运转，M2不运转时各个开关器的状态：
[0071]
[0072] M2运转，M1不运转时各个开关器的状态：
[0073]
[0074] 注：0表示关断，1表示导通。T123为T1、T2、T3的状态组合；T456为T4、T5、T6的状态组合；T789为T7、T8、T9的状态组合。
[0075] 可以看出当三相永磁同步电机M1运转、三相永磁同步电机M2不运转时，开关管T4、T5、T6的状态和开关管T1、T2、T3的状态互补，开关管T7、T8、T9的状态和开关管T4、T5、T6的状态相同；当三相永磁同步电机M2运转、三相永磁同步电机M1不运转时，开关管T4、T5、T6的状态和开关管T1、T2、T3的状态相同，开关管T7、T8、T9的状态和开关管T4、T5、T6的状态互补。
[0076] 永磁同步电机M1各相电压方程为：
[0077]
[0078] 式中uAN、uBN、uCN——三相输入电压；iA、iB、iC——三相电流；eA、eB、eC——三相电动势；R1——永磁同步电机M1定子绕组每相电阻；L1——永磁同步电机M1定子绕组各相漏磁通所对应的电感。
[0079] 永磁同步电机M2各相电压方程为：
[0080]
[0081] 式中uUN、uVN、uWN——三相输入电压；iU、iV、iW——三相电流；eU、eV、eW——三相电动势；R2——永磁同步电机M2定子绕组每相电阻；L2——永磁同步电机M2定子绕组各相漏磁通所对应的电感。
[0082] 三相永磁同步电机M1运转时六个状态下各交流侧的相电压uAN、uBN、uCN和线电压uxy、uyz、uxz
[0083]
[0084] 三相永磁同步电机M2运转时六个状态下各相的相电压uUN、uVN、uWN和线电压uab、ubc、uac
[0085]
[0086]
[0087] 对应的控制算法：在九开关变换器上有一个或两个上开关管导通的前提下，定义永磁同步电机M2的零状态为三相九开关变换器的上管组T123的状态与中管组T456的状态互补、上管组T123的状态和下管组T789的状态也互补时的状态，此时永磁同步电机M2的三相绕组U、V、W两端的电压都为0；永磁同步电机M1的零状态为三相九开关变换器的上管组T123的状态与中管组T456的状态相同、上管组T123的状态和下管组T789的状态互补时的状态，此时永磁同步电机M1的三相绕组A、B、C两端的电压都为0。为实现两台永磁同步电机的独立控制，需要对逆变器的每一个桥臂进行独立的控制，这里采用对三桥臂进行分段调制策略，为方便说明，这里以图1所示的拓扑图进行说明。选择周期划分规则如表1所示。
[0088] 表1选择周期划分规则
[0089]
[0090] 在运行周期的奇数倍时永磁同步电机M1采用电流滞环控制，而永磁同步电机M2工作在零状态。在选择周期的偶数倍永磁同步电机M2采用电流滞环控制，永磁同步电机M1工作在零状态。当永磁同步电机M1工作在零状态时，此时九开关变换器的上管组T123状态与中管组T456状态互补，而中管组T456状态与下管组T789状态相同；当永磁同步电机M2工作在零状态时，此时九开关变换器的上管组T123状态与中管组T456状态相同，而中管组T456状态与下管组T789状态互补。这样就实现了三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的分时运行。
[0091] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0092] 双永磁同步电机九开关逆变器驱动系统采用分时控制策略，参照图2和图3，本发明一种双永磁同步电机九开关逆变器控制方法，包括以下步骤：
[0093] S1、对系统进行初始化，霍尔传感器和电流传感器分别采集三相永磁同步电机M1和三相永磁同步电机M2的霍尔信号和三相电流信号。霍尔信号送到位置和转速产生单元，位置和转速产生单元将霍尔信号解析为电机转子的位置信号θ1、θ2和速度信号ω1、ω2后分别送到参考电流发生器和速度调节模块中；三相电流IA、IB、IC、IU、IV、IW送到电流调节模块中；
[0094] S2、参考速度 和反馈速度ω1、ω2经过速度调节模块，根据公式
[0095]
[0096] 得到速度误差ew1、ew2，速度误差经过PI控制器得到总参考电流 总参考电流 经过参考电流发生器，转换成三相参考电流。
[0097] 参照图4，两个永磁同步电机各自的三电枢绕组之间相位之差都是120°，是固定不变的；
[0098] 对于第一支路，得到的三相参考电流分别是：
[0099]
[0100] 式中， 为第一支路经PI控制器合成的总参考电流； 为 经参考电流发生器产生的参考三相电流。
[0101] 对于第二支路，得到的三相参考电流分别是：
[0102]
[0103] 式中， 为第二支路经PI控制器合成的总参考电流； 为 经参考电流发生器产生的参考三相电流。
[0104] S3、三相参考电流 和三相电流IA、IB、IC、IU、IV、IW经过电流调节模块，根据公式：
[0105]
[0106] 得到三相电流误差 在第一支路上，三个误差信号输入到滞环控制器，根据公式：
[0107]
[0108]
[0109]
[0110] 输出Hc1、Hc2、Hc3三个信号到第一PWM产生单元；
[0111] 在第二支路上，三个误差信号 输入到滞环控制器，根据公式：
[0112]
[0113]
[0114]
[0115] 输出Hc4、Hc5、Hc6三个信号到第二PWM产生单元。
[0116] S4、第一支路的三个信号Hc1、Hc2、Hc3输入到第一PWM产生单元，第一支路的第一PWM产生单元结构如图5所示，滞环控制器产生的每个信号控制第一PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制每一桥臂上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态互补，下管的状态和中管的状态相同。一个滞环控制器控制第一PWM产生单元一共产生九路PWM信号，分别为PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6、PWM7、PWM8、PWM9，分别控制开关器T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9。
[0117] 九路PWM信号具体如下表：
[0118]
[0119] 这九路PWM信号组成PWMA，即PWMA＝{PWM1～9}。
[0120] 第二支路的三个信号Hc4、Hc5、Hc6输入到第二PWM产生单元，第二支路的第二PWM产生单元结构如图6所示，滞环控制器产生的每个信号控制第二PWM产生单元产生三路PWM信号，分别控制每一桥臂上三个功率开关器的状态，其中上管的状态和中管的状态相同，下管的状态和中管的状态互补。一个滞环控制器控制第二PWM产生单元一共产生九路PWM信号，分别为PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6、PWM7、PWM8、PWM9，分别控制开关器T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9。
[0121] 九路PWM信号具体如下表：
[0122]
[0123] 这九路PWM信号组成PWMB，即PWMB＝{PWM1～9}。
[0124] S5、第一支路产生的九路PWM信号PWMA和第二支路产生的九路PWM信号PWMB经过一个选择开关Tc，选择哪一支路的PWM信号输入到逆变器。选择开关Tc由选择时刻Ti控制，根据公式：
[0125]
[0126] 当选择时刻Ti为运行周期TS的奇数倍时，Tc＝1，开关接通三相永磁同步电机M1支路；
[0127] 当选择时刻Ti处于运行周期TS的偶数倍时，Tc＝0，开关接通三相永磁同步电机M2支路。
[0128] 选择开关Tc后，把九路PWM信号输入到逆变器，定义PWM为输入到逆变器的最终九路PWM信号，即PWM＝{PWM1～9}。
[0129] 根据公式：
[0130]
[0131] 当Tc＝1时，把PWMA的九路PWM信号输入到逆变器，控制九个开关的状态，使永磁同步电机M1运转；
[0132] 当Tc＝0时，把PWMB的九路PWM信号输入到逆变器，控制九个开关的状态，使永磁同步电机M2运转。这样就实现了控制两个三相永磁同步电动机M1、M2交替运转。
[0133] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
