电机电流的检测方法与装置制造方法及图纸

本公开提供一种电机电流的测量方法与装置，方法包括：确定脉宽调制周期内的多个矢量电压模式，包括具有第一预定时间长度的第一非零矢量电压模式以及具有第二预定时间长度的第二非零矢量电压模式；在该调制周期内的第一子周期内输出对应于第一空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第一空间矢量分时序列仅包含所述第一非零矢量电压模式以及零矢量模式；在该调制周期内的第二子周期内输出对应于第二空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第二空间矢量分时序列仅包含所述第二非零矢量电压模式以及零矢量模式；分别在所述第一矢量电压模式与第二矢量电压模式下测量电机驱动电路的母线内的电流以确定所述电机的相电流。

【技术实现步骤摘要】
电机电流的检测方法与装置
本专利技术涉及电机控制技术，尤其是在电机控制中的电机相电流检测技术。
技术介绍
目前电机例如永磁同步或异步电机等在工业领域得到了广泛的应用，为了保证控制的精度，大多数电机控制系统都需要采样电机绕组中的各相电流，并据此实现对电机运转的进一步控制。目前广泛应用的电机控制系统大多采用至少两个电流传感器来完成相电流的采集，而高精度的电流传感器不仅增加系统的体积，而且价格昂贵。于是采用单电流传感器来完成三相电流的重构成为研究的热点。空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)是近年发展的比较新颖的控制方法，由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生脉宽调制波。图1示例性地示出了电机驱动系统，图2示意性地示出了传统上用于电机驱动的脉宽调制信号产生示意图，以下结合图1、2来说明采用单电流传感器来重构电机各相电流的一种方案。如图1所示，由第一对桥臂(包含开关晶闸管Q1、Q2)、第二对桥臂(包含开关晶闸管Q3、Q4)、第三对桥臂(包含开关晶闸管Q5、Q6)构成用于驱动电机100的逆变器200，其中每对桥臂根据来自控制模块(例如电机中常用的微控制单元MCU，图中未示出)控制产生的PWM信号(如图2中的SU、SV、SW所示)输出对应绕组的工作电压，例如第一对桥臂通过在晶闸管Q1、Q2的门控端接收PWM信号SU而输出电压uU给电机的u相绕组，第二对桥臂通过在晶闸管Q3、Q4的门控端接收PWM信号SV而输出电压uV给电机的v相绕组，第三对桥臂通过在晶闸管Q5、Q6的门控端接收PWM信号SW而输出电压uW给电机的w相绕组，由此在每相绕组内产生对应的电流iU、iV、iW。电流传感器设置在逆变器200的主回路内，用于检测母线电流idc。如图2所示，其中示出了利用载波信号uc产生电机逆变器的各脉宽调制信号的示意图。作为一个示例，电机的控制模块MCU利用分别为各相绕组的桥臂设置的参考电压uU,ref、uW,ref、uV,ref以及载波信号uc来为各桥臂产生PWM信号(SU，SV，SW)。如图所示，在载波信号uc的变化周期内，例如在从时刻tL至tL+1的开关周期内，PWM信号SU、SV、SW交替存在四种电压矢量模式，其中在前半周期内，在tL至tV1的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(000)，即SU,SV,SW均为低电平，这里‘0’表示对应相绕组的上桥臂关断，而下桥臂导通；在tV1至tW1的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(100)，即SU为高电平,SV、SW为低电平，这里‘1’表示对应相绕组的上桥臂导通，而下桥臂关断。在tW1至tU1的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(110)，即SU、SV为高电平,SW为低电平。在tU1至tU2的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(111)，即SU、SV、SW均为高电平。而在载波信号uc的后周期内，则重复出现前面的各电压矢量模式。例如，在tU2至tW2的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(110)，即SU,SV为高电平，SW为低电平。在tW2至tV2的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(100)，即SU为高电平,SV为低电平，SW为高电平。而在tV2至tL+1的时间内，PWM信号的电压矢量模式为(000)，即SU、SV、SW均为低电平。针对图2所示的PWM信号，传统地，为检测绕组中的相电流，通常在电压矢量模式(100)与(110)下进行母线电流采样。如图1所示，在tV1至tW1的时间电压矢量模式为(100)情况下，SU为高电平,SV、SW为低电平，因此U相切换到正电压+Vdc，而W、V相切换到负电压-Vdc，由此，V相和W相的电流相互抵消，而母线电流idc就是流过U相绕组中的电流idc＝iU。在tW1至tU1的时间(110)模式下，SU、SV为高电平,SW为低电平，因此U相和V相切换到正电压+Vdc，而W相切换到负电压-Vdc，由此，V相和U相的电流相互抵消，而母线电流idc与W相绕组中的电流大小相等且方向相反，即idc＝-iW。由此，利用电流传感器分别检测tV1至tW1时间段以及tW1至tU1时间段的电流idc，就可以确定出相机的各相电流。然而该方案的问题在于允许采样母线电流的有效时间窗口(tW1-tV1)以及(tU1-tW1)可能太短，超出了电流传感器或后续处理电路例如模数转换器的反应时间，因此该电流采样法不能有效地实现电机电流检测。
技术实现思路
本专利技术提出一种改进的单传感器检测电机电流的方案，通过对原PWM信号中确定的电压矢量模式进行调制，可以在保证原电压驱动电流特点的前提下实现对母线电流的充分检测。根据本专利技术的一个方面，提供一种电机电流的测量方法，包括：定一个脉宽调制周期内用于驱动电机的多个矢量电压模式，所述多个矢量电压模式包括具有第一预定时间长度的第一非零矢量电压模式以及具有第二预定时间长度的第二非零矢量电压模式；在该调制周期内的第一子周期内输出对应于第一空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第一空间矢量分时序列仅包含所述第一非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第一矢量电压模式的持续时间为所述第一预定时间长度；在该调制周期内的第二子周期内输出对应于第二空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第二空间矢量分时序列仅包含所述第二非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第二矢量电压模式的持续时间为所述第二预定时间长度；分别在所述第一矢量电压模式与第二矢量电压模式下测量电机驱动电路的母线内的电流以确定所述电机的相电流。按照本专利技术的另一个方面，提供一种电机电流的检测装置，包括：控制模块，用于产生脉宽调制(PWM)信号以驱动所述电机的逆变器，包括：确定一个脉宽调制周期内用于驱动电机的多个矢量电压模式，所述多个矢量电压模式包括具有第一预定时间长度的第一非零矢量电压模式以及具有第二预定时间长度的第二非零矢量电压模式；在该调制周期内的第一子周期内输出对应于第一空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第一空间矢量分时序列仅包含所述第一非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第一矢量电压模式的持续时间为所述第一预定时间长度；在该调制周期内的第二子周期内输出对应于第二空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第二空间矢量分时序列仅包含所述第二非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第二矢量电压模式的持续时间为所述第二预定时间长度；以及电流检测器，分别在所述第一矢量电压模式与第二矢量电压模式下测量电机驱动电路的母线内的电流以确定所述电机的相电流。附图说明图1示例性地示出了现有技术中的电机驱动系统的示意图；图2示出了现有技术中电机驱动系统的脉宽调制信号的示意图；图3A、3B、3C示意性地示出了按照本专利技术实施例的脉宽调制信号的示意图；图4示出按照本专利技术实施例的电流检测装置的示意图；图5示出按照本专利技术实施例的电流检测方法流程图；图6示意性地示出了在调制周期内矢量序列的时间分配图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例提供的方法和装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测电机的相电流的方法，包括：/n确定一个脉宽调制周期内用于驱动电机的多个矢量电压模式，所述多个矢量电压模式包括具有第一预定时间长度的第一非零矢量电压模式以及具有第二预定时间长度的第二非零矢量电压模式；/n在该调制周期内的第一子周期内输出对应于第一空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第一空间矢量分时序列仅包含所述第一非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第一矢量电压模式的持续时间为所述第一预定时间长度；/n在该调制周期内的第二子周期内输出对应于第二空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第二空间矢量分时序列仅包含所述第二非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第二矢量电压模式的持续时间为所述第二预定时间长度；/n分别在所述第一矢量电压模式与第二矢量电压模式下测量电机驱动电路的母线内的电流以确定所述电机的相电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于检测电机的相电流的方法，包括：
确定一个脉宽调制周期内用于驱动电机的多个矢量电压模式，所述多个矢量电压模式包括具有第一预定时间长度的第一非零矢量电压模式以及具有第二预定时间长度的第二非零矢量电压模式；
在该调制周期内的第一子周期内输出对应于第一空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第一空间矢量分时序列仅包含所述第一非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第一矢量电压模式的持续时间为所述第一预定时间长度；
在该调制周期内的第二子周期内输出对应于第二空间矢量分时序列的PWM信号，其中该第二空间矢量分时序列仅包含所述第二非零矢量电压模式作为非零电压矢量模式以及零矢量模式，所述第二矢量电压模式的持续时间为所述第二预定时间长度；
分别在所述第一矢量电压模式与第二矢量电压模式下测量电机驱动电路的母线内的电流以确定所述电机的相电流。


2.如权利要求1的方法，其中如果所述第一预定时间长度或第二预定时间长度小于用于测量所述电机驱动电路的母线电流所需要的最小时间，则增加所述第一预定时间长度或第二预定时间长度以大于所述最小时间。


3.如权利要求2的方法，其中所述PWM信号包括用于所述电机的第一、二、三相电机绕组的第一、二、三驱动信号，
在所述第一矢量电压模式下，第一驱动信号具有所述第一预定时间长度的第一电平，而第二、三驱动信号具有与第一电平不同的第二电平；
在第二矢量电压模式下，第一驱动信号与第二驱动信号具有所述第二预定时间长度的第一电平，而第三驱动信号维持所述第二电平。


4.如权利要求3的方法，其中，在所述第一驱动信号或第二驱动信号从第一电平变化到第二电平时执行对所述电机驱动电路的母线电流的测量。


5.一种电机电流的检测装置，包括：
控制模块，用于产生脉宽调制(PWM)信号以驱动所述电机的逆变器，包括：
确定一个脉宽调制周期内用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍超，
申请(专利权)人：博世力士乐西安电子传动与控制有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61