基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统及校正方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统及校正方法，将每个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应电机三相绕组相连，每个电机三相绕组线缆分别正向穿过其电流传感器信号检测口，从第2个电机子系统开始依次将每个电机子系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过前一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，将第1个电机系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过最后一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，实现电机群多电机子系统电流传感器误差的协同校正。本发明专利技术不需要借助外界设备实现了自生探测信号的生成，没有制约要求，不依赖其他系统传感器，稳定性与动态工况校正效果都更好。

Cooperative system and correction method of motor group current sensor based on self generated detection signal

【技术实现步骤摘要】
基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统及校正方法
本专利技术涉及电机群控制领域，尤其是一种变频交流电机群控制系统及校正方法，涉及一种偶数个多电机群体协同控制方法，尤其是一种包含偶数个多电机群系统相电流传感器误差在线协同校正的控制方法。
技术介绍
随着现代化工业应用的发展，电机群控制相关问题成为了电机系统控制领域的重要研究方向，特别是电机群系统中多个电机子系统的协同控制及相关问题。电机群协同控制需要将各个电机子系统的反馈信号供给系统分析，依据电流分配或协同控制的原则，将电机群的各个电机子系统进行分别控制。然而，电机群协同控制面临的一个重要问题就是各个电机子系统存在的电流采样误差，以及各个电机子系统之间的误差不均衡问题。这些问题的存在将会导致两个方面的问题，第一就是各个电机子系统内部将会出现不平衡三相电流、转矩脉动、转速波动等有害现象，另一个就是各个电机子系统之间将存在电流协调控制存在误差的问题，这些问题的存在将会最终影响电机群系统控制的控制效果。针对电机相电流传感器误差校正问题，通常采用的是系统变量观测法，利用转速或位置反馈信号，结合复杂控制算法最终实现相电流传感器的误差估计与校正[相关算法在文献1-3中有记载，文献1为HaoYan,YongxiangXu,WeiduoZhao,HeZhang,ChrisGerada,"DCdrifterrormitigationmethodforthree-phasecurrentreconstructionwithsinglehallcurrentsensor,"IEEETransactionsonMagnetics,vol.55,no.2,pp.8100604,Feb.2019.(期刊论文)，文献2为QuocNamTrinh,PengWang,YiTang,LeongHaiKoh,FookHoongChoo,"CompensationofDCoffsetandscalingerrorsinvoltageandcurrentmeasurementsofthree-phaseAC/DCconverters,"IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.33,no.6,pp.5401-5414,Jun.2018.(期刊论文)，文献3为Kwang-WoonLee,Sang-IlKim,"Dynamicperformanceimprovementofacurrentoffseterrorcompensatorincurrentvector-controlledSPMSMdrives,"IEEETransactionsonIndustrialElectronics,vol.66,no.9,pp.6727-6736,Sep.,2019.(期刊论文)]。这一类方法可以实现各个电机子系统内部的电流采样误差校正，但是无法将电机群作为一个整体实现各个电机子系统协同校正。因此，针对电机群系统协同控制，尤其是多电机电流分配或协同控制系统的应用环境，电流传感器误差校正问题，特别是电流传感器误差系统校正问题的研究十分有必要。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统及校正方法。为了解决电机群控制，尤其是针对多个电机协同控制领域面临的电流采样误差无法协同校正的问题，本方案提供一种基于自生探测信号的电机群电流传感器协同校正方法，并将各个电机子系统的斩波周期设定为相邻正交的模式，利用电机群系统自生的探测信号，对电流值进行检测，构建各个电机子系统传感器之间的关联性，实现各个电机子系统之间的误差协同校正，最终保证电机群系统控制的精准控制，并且所需计算量小，实施方法简单。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统，在多个电机子系统组成的电机群控制系统中，将每个电机子系统的逆变器输入电源端子，按照电压、功率等级分别接在不同的或者同一个电源输入端口，将每个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应电机三相绕组相连，每个电机三相绕组线缆分别正向穿过其电流传感器信号检测口，另外，从第2个电机子系统开始依次将每个电机子系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过前一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，将第1个电机系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过最后一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，利用各个相邻电机子系统之间的关联性，基于自生探测信号的相邻电机子系统逆变器斩波周期正交的特性，最终实现电机群多电机子系统电流传感器误差的协同校正。本专利技术还提供涉及基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统的校正方法，具体步骤如下：步骤1：考虑相电流传感器的采样误差，电机群的四个电机子系统中，电流传感器的采样值用公式(1)表示：其中，iXM1、iXM2、iXM3、iXM4分别表示电机组1、电机组2、电机组3、电机组4的X相电流检测值，X＝A，B，C表示三相绕组，kX1、kX2、kX3、kX4与fX1、fX2、fX3、fX4分别表示电机组1、电机组2、电机组3、电机组4的A、B、C三相电流传感器增益误差和偏置误差；将电机群相邻电机子系统之间的斩波周期做正交化处理，也就是电机子系统1的斩波周期与电机子系统3的斩波周期同相位，并且超前电机子系统2与电机子系统4的斩波周期Ts/4，其对应关系如表1所示：表1用于电机群电流反馈控制的信号，对于任何一个电机子系统，都是位于其斩波周期的Ts/4和3Ts/4处，由表1可知，此时该电机子系统中引入的探测电流值正好为零，检测得到的电流就是其子系统本身的三相电流；在每一个电机子系统中，对其三相电流传感器测量孔引入另外一个相邻的电机子系统的逆变器输入电源正端线缆，首先对电机子系统1进行分析；步骤2：电机子系统1探测信号分析内部三个电流传感器检测的信号仅仅与iA1、iB1、iC1还有iP2有关，因此，针对电机子系统1探测电流的分析仅仅分析电机子系统1和电机子系统2；每当电机子系统1的逆变器1斩波周期处于Ts/4时，电机子系统2的逆变器2斩波周期都处于每个周期开始位置0，每当电机子系统1的逆变器1斩波周期处于Ts/2时，电机子系统2的逆变器2斩波周期都处于Ts/4，每当电机子系统1的逆变器1斩波周期处于3Ts/4时，电机子系统2的逆变器2斩波周期都处于Ts/2；三个电流采样点t1、t2、t3就是当电机子系统1的逆变器1斩波周期分别处于Ts/4、Ts/2、3Ts/4时设定的；利用三个电流采样点，对电机子系统1的三相电流传感器进行采样，得到9个电流值，如公式(2)、公式(3)、公式(4)所示；所述三个电流采样点设置方法为：在t2点处，电机子系统2的逆变器输出电压矢量与其基本电压矢量V1'、V3'、V5'中的一个的相位差不大于10°；在此时，对应三个电流采样点，三个电流传感器的采样值如公式(2)～公式(4)所示，其中电流检测值的下标_t1、_t2、_t3代表在t1、t2、t3三个电流采样点处的电流值。...

【技术保护点】
1.一种基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统，其特征在于：/n所述基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统，在多个电机子系统组成的电机群控制系统中，将每个电机子系统的逆变器输入电源端子，按照电压、功率等级分别接在不同的或者同一个电源输入端口，将每个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应电机三相绕组相连，每个电机三相绕组线缆分别正向穿过其电流传感器信号检测口，另外，从第2个电机子系统开始依次将每个电机子系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过前一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，将第1个电机系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过最后一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，利用各个相邻电机子系统之间的关联性，基于自生探测信号的相邻电机子系统逆变器斩波周期正交的特性，最终实现电机群多电机子系统电流传感器误差的协同校正。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统，其特征在于：
所述基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统，在多个电机子系统组成的电机群控制系统中，将每个电机子系统的逆变器输入电源端子，按照电压、功率等级分别接在不同的或者同一个电源输入端口，将每个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应电机三相绕组相连，每个电机三相绕组线缆分别正向穿过其电流传感器信号检测口，另外，从第2个电机子系统开始依次将每个电机子系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过前一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，将第1个电机系统的逆变器输入电源正端线缆正向穿过最后一个电机子系统的三相电流传感器测量孔，利用各个相邻电机子系统之间的关联性，基于自生探测信号的相邻电机子系统逆变器斩波周期正交的特性，最终实现电机群多电机子系统电流传感器误差的协同校正。


2.一种利用权利要求1所述一种基于自生探测信号电机群电流传感器协同系统的校正方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：考虑相电流传感器的采样误差，电机群的四个电机子系统中，电流传感器的采样值用公式(1)表示：



其中，iXM1、iXM2、iXM3、iXM4分别表示电机组1、电机组2、电机组3、电机组4的X相电流检测值，X＝A，B，C表示三相绕组，kX1、kX2、kX3、kX4与fX1、fX2、fX3、fX4分别表示电机组1、电机组2、电机组3、电机组4的A、B、C三相电流传感器增益误差和偏置误差；
将电机群相邻电机子系统之间的斩波周期做正交化处理，也就是电机子系统1的斩波周期与电机子系统3的斩波周期同相位，并且超前电机子系统2与电机子系统4的斩波周期Ts/4，其对应关系如表1所示：
表1






用于电机群电流反馈控制的信号，对于任何一个电机子系统，都是位于其斩波周期的Ts/4和3Ts/4处，由表1可知，此时该电机子系统中引入的探测电流值正好为零，检测得到的电流就是其子系统本身的三相电流；在每一个电机子系统中，对其三相电流传感器测量孔引入另外一个相邻的电机子系统的逆变器输入电源正端线缆，首先对电机子系统1进行分析；
步骤2：电机子系统1探测信号分析
内部三个电流传感器检测的信号仅仅与iA1、iB1、iC1还有iP2有关，因此，针对电机子系统1探测电流的分析仅仅分析电机子系统1和电机子系统2；
每当电机子系统1的逆变器1斩波周期处于Ts/4时，电机子系统2的逆变器2斩波周期都处于每个周期开始位置0，每当电机子系统1的逆变器1斩波周期处于Ts/2时，电机子系统2的逆变器2斩波周期都处于Ts/4，每当电机子系统1的逆变器1斩波周期处于3Ts/4时，电机子系统2的逆变器2斩波周期都处于Ts/2；三个电流采样点t1、t2、t3就是当电机子系统1的逆变器1斩波周期分别处于Ts/4、Ts/2、3Ts/4时设定的；
利用三个电流采样点，对电机子系统1的三相电流传感器进行采样，得到9个电流值，如公式(2)、公式(3)、公...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁家栋，胡义华，王洁，倪锴，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61