一种单电阻重构电机三相电流的方法技术

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，具体是一种单电阻重构电机三相电流的方法，包括测量硬件的相关参数包括死区时间，电流上升时间，电流噪声时间，最小采样窗口时间；获得SVPWM模块输出的三相占空比时间；比较出三相占空比中的最大占空比时间，最小占空比时间，中间占空比时间；计算最大占空比时间与中间占空比时间的差值，中间占空比时间与最小占空比时间的差值；判断当前所属采样区；设置采样点；根据采样到的两相电流值，计算第三相电流大小。本方法降低了整个系统的硬件结构复杂性，使系统成本得到降低；同时降低了电机相电流的纹波能够准确的重构出电机的两相电流，再对相电流和母线电流进行解析能够实现电机的闭环运行，实现矢量控制。控制。控制。

【技术实现步骤摘要】
一种单电阻重构电机三相电流的方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种单电阻重构电机三相电流的方法。

技术介绍

[0002]为了实现电机高性能控制，通常需要检测每相绕组的电流。通过实时电流检测，输出PWM驱动信号来控制三相逆变器的开关器件。通常可以通过电阻分压来获得相电流大小，考虑减小成本，仅用2个电流传感器就可以重构三相电流大小，因为无论何时三相电流和一定为零(Ia+Ib+Ic＝0)，这种方式可以节省掉1个电流传感器。
[0003]当前使用磁性传感器获取重构电机三相电流的方案存在成本高，产品体积大的问题。采用下桥臂三电阻分流的方式需要三套同样的采样硬件电流，但硬件参数的不一致又会导致电机相电流重构的准确性。
[0004]近年来，采用单电阻重构电机三相电流的方式有被采用，该方式只需在直流母线位置放置单个采样电阻，根据SVPWM发波方式在一个载波周期内的不同开关状态与母线电流关系，在一个载波内触发两次ADC采样从而重构电机三相电流。
[0005]但单电阻采样存在不可采样区问题，当调制度较低和扇区切换位置采样窗口过小不能正常采样，导致无法进行电流采样，不能准确实时重构电机三相电流直接影响电机控制性能。
[0006]目前解决不可采样区问题常用的方法与存在的问题如下：
[0007]1.电流估算法，当出现不可采样区通过电机参数与前几个周期的采样值估算当前周期的电流，该方法对电机参数准确性要去极高；
[0008]2.PWM移相法，通过移动不同相PWM位置来扩大采样窗口时间，该方法会影响输出电流波形，导致电流纹波增大。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种单电阻重构电机三相电流的方法，利用母线位置的单个采样电流准确重构电机三相电流，实现高性能的电机矢量控制，解决不可采样区的电流采样问题。
[0010]上述目的是通过以下技术方案来实现：
[0011]一种单电阻重构电机三相电流的方法，包括如下步骤：
[0012]步骤(1)测量硬件的相关时间参数，包括死区时间Td、电流上升时间Tr、电流噪声时间Tn和最小采样窗口时间T；
[0013]步骤(2)获取SVPWM模块输出的三相占空比时间，包括U相占空比时间Ta、V相占空时间Tb、W相占空时间Tc；
[0014]步骤(3)比较步骤(2)中所述U相占空比时间Ta、所述V相占空时间Tb、所述W相占空时间Tc，设定最大值为Tmax，中间值为Tmid，最小值为Tmin；
[0015]步骤(4)根据步骤(3)中Tmax、Tmid和Tmin计算采样窗口时间，所述采样窗口时间
包括采样窗口时间T1和采样窗口时间T2，公式如下：
[0016]T1＝Tmax
‑
Tmid；
[0017]T2＝Tmid
‑
Tmin；
[0018]步骤(5)根据步骤(1)中最小采样窗口时间T，和步骤(4)中采样窗口时间T1和采样窗口时间T2，判断当前参考电压矢量所处的采样区，所述采样区包括可采样区、不可采样区1、不可采样区2和不可采样区3，具体为：
[0019]若T1＞T，且T2＞T，则当前参考电压矢量处于可采样区；
[0020]若T1＜T，且T2＞T，则当前参考电压矢量处于不可采样区1；
[0021]若T1＞T，且T2＜T，则当前参考电压矢量处于不可采样区2；
[0022]若T1＜T，且T2＜T，则当前参考电压矢量处于不可采样区3；
[0023]步骤(6)根据当前参考电压矢量所处采样区，设置采样点来触发ADC采样；
[0024]步骤(7)根据步骤(6)采样到的两相电流值，计算第三相电流大小。
[0025]进一步地，步骤(5)中所述采样区的划分依据不可采样窗口在PWM周期内的位置，当处于不可采样时会通过反转相应PWM电平。
[0026]进一步地，所述步骤(6)根据当前参考电压矢量所处采样区，设置采样点来触发ADC采样，具体为：
[0027]当处于可采样区时，设置采样点1＝Tmid
‑
Tr，采样点2＝Tmid+Td+Tr+Tn；
[0028]当处于不可采样区1时，反转Tmid那一相电平，并进行占空比补偿Tmid＝Tmax+Tmid
‑
Tmin，同时设置采样点1＝Tmin
‑
Tr，采样点2＝PWM中心点；
[0029]当处于不可采样区2时，反转Tmid那一相电平，并进行占空比补偿Tmax＝Tmid+Tmax
‑
Tmin，同时设置采样点1＝Tmax
‑
Tr，采样点2＝PWM中心点；
[0030]当处于不可采样区3时，交替反转Tmin和Tmid相电平，并进行补偿，采样点1＝采样点2＝PWM中心点。
[0031]进一步地，所述步骤(7)根据步骤(6)采样到的两相电流值，计算第三相电流大小，具体为：
[0032]设定U相电流为Ia，V相电流为Ib，W相电流为Ic，则有：
[0033]Ia+Ib+Ic＝0。
[0034]有益效果
[0035]本专利技术所提供的一种单电阻重构电机三相电流的方法，使得电路结构简单可靠，不存在各相硬件参数不一致到来的电流采样偏差问题，同时产品体积小巧，因此在不同场合拥有巨大的实用价值，还具有如下优点：
[0036]1.仅利用母线位置的单个采样电阻，在PWM周期的合适位置进行两次采样实现了电机三相电流的重构，大大降低了整个系统的硬件结构复杂性，使系统成本得到降低。
[0037]2.PWM占空比仍旧是中心对称方式，没有对PWM进行移相，降低了电机相电流的纹波能够准确的重构出电机的两相电流，再对相电流和母线电流进行解析能够实现电机的闭环运行，实现矢量控制。
附图说明
[0038]图1为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中典型硬件拓扑；
[0039]图2为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中电压矢量V1作用下的电流流向；
[0040]图3为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中以定子U相为α轴建立的α
‑
β静止直角坐标系；
[0041]图4为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中三个参考电压矢量与不可采样区；
[0042]图5为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中可采样区的三相PWM占空比与采样点；
[0043]图6为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中不可采样区1的三相PWM占空比与采样点；
[0044]图7为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中不可采样区2的三相PWM占空比与采样点；
[0045]图8为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的方法中不可采样区3的三相PWN占空比与采样点；
[0046]图9为本专利技术所述一种单电阻重构电机三相电流的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单电阻重构电机三相电流的方法，其特征在于，包括：步骤(1)测量硬件的相关时间参数，包括死区时间Td、电流上升时间Tr、电流噪声时间Tn和最小采样窗口时间T；步骤(2)获取SVPWM模块输出的三相占空比时间，包括U相占空比时间Ta、V相占空时间Tb、W相占空时间Tc；步骤(3)比较步骤(2)中所述U相占空比时间Ta、所述V相占空时间Tb、所述W相占空时间Tc，设定最大值为Tmax，中间值为Tmid，最小值为Tmin；步骤(4)根据步骤(3)中Tmax、Tmid和Tmin计算采样窗口时间，所述采样窗口时间包括采样窗口时间I1和采样窗口时间T2，公式如下：T1＝Tmax
‑
Tmid；T2＝Tmid
‑
Tmin；步骤(5)根据步骤(1)中最小采样窗口时间T，和步骤(4)中采样窗口时间T1和采样窗口时间T2，判断当前参考电压矢量所处的采样区，所述采样区包括可采样区、不可采样区1、不可采样区2和不可采样区3，具体为：若T1＞T，且T2＞T，则当前参考电压矢量处于可采样区；若T1＜T，且T2＞T，则当前参考电压矢量处于不可采样区1；若T1＞T，且T2＜T，则当前参考电压矢量处于不可采样区2；若T1＜T，且T2＜T，则当前参考电压矢量处于不可采样区3；步骤(6)根据当前参考电压矢量所处采样区，设置采样点来触发ADC采样；步骤(7)根据步骤(6)采样到的两相电流值，计算第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明龙，王文立，邹骏宇，
申请(专利权)人：无锡信捷电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：