【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电流重构，尤其是涉及一种使用单个电流传感器实现对多相永磁同步电机进行相电流重构的方法。
技术介绍
1、双三相永磁同步电机具有高效率、高功率密度、低转矩脉动和强容错能力等优点，在航空航天、电动汽车、舰船推进系统等领域得到广泛关注和应用。相较于三相电机，其绕组数量倍增的特点能大幅度提高系统的可靠性。为了能够更好地控制电机，需要采集永磁电机的相电流信息。目前，绝大部分的相电流信息的采集工作是通过在对应的相线之间插入电流传感器来实现的。然而，使用多个高精度电流传感器不但会增加驱动器的硬件成本，也会增加驱动器本身的体积以及硬件结构的复杂度。
2、传统的三相永磁同步电机相电流采集工作，大多都是依靠至少两个相电流传感器采集两相电流，并通过三相电流和为零的特点计算出第三相电流来完成的，为了尽可能减少电流传感器的使用，如何使用单个电流传感器完成三相电流的重构工作成为了当下研究的热点问题。部分学者将电流传感器安装在母线处，通过不同的开关状态实现在一个控制周期内的两个不同时刻采集到两相电流信息，之后通过计算得出第三相电流信息。然而，当采样所需矢量作用时间低于电流传感器采样所需的最短采样时间时，无法完成相电流采集工作，因此这种方法存在重构死区。目前，研究人员通过采用测量脉冲插入法、脉冲移相法，通过延长有效矢量的作用时间，缩短零矢量作用时间，达到减少重构死区的目的。还有部分研究人员通过修改零矢量或者修改电流传感器安装位置，使电流传感器可以在两个持续时间较为充足的零矢量作用时间内进行两相电流的采样，已达到转移重构死区的目的。>
3、双三相永磁同步电机需要采集六个相电流信息，驱动器的硬件成本以及内部结构复杂度成倍增加，如何对双三相永磁同步电机的相电流进行重构也成为了近段时间的研究热点。由于双三相电机与三相电机的相似性，部分三相电机的重构方法也可以被运用到双三相电机当中，从而依靠至少两个电流传感器来重构出六相电流。然而这种做法仍然需要至少两个电流传感器，并且没有充分发挥双三相永磁同步电机多自由度的特点，另外，部分学者通过相电流的相位角关系提出了移相法来对六相电流进行重构，但这种方法很容易受到谐波电流的影响，导致重构结果不准确。如果能够利用双三相永磁同步电机进行矢量空间解耦坐标变换时的特点，通过一个电流传感器重构出六相电流，即可进一步的简化驱动器硬件结构，降低硬件成本。因此，如何利用双三相永磁同步电机矢量空间解耦坐标变换的特点进行单电流传感器六相电流重构是本专利技术的关注重点。
技术实现思路
1、专利技术目的：为实现在双三相永磁同步电机驱动器中使用单个电流传感器重构解算得出六相电流的目的，本专利技术公开了一种基于双三相永磁同步电机矢量空间解耦坐标变换的六相电流重构方法。
2、技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种基于双三相永磁同步电机矢量空间解耦坐标变换的六相电流重构方法。实施步骤包括：步骤1)修改拓扑结构，通过利用单个传感器在每个pwm周期内进行两次采样，通过选择两个特定的采样时刻，即可得到两相电流信息。采集电机运行所需的转速以及位置角等控制量。步骤2)在每个pwm周期内设置两个采样点采集电流信息，采集到的电流信息分别为ia，if，将两相电流信息和采集到的转速信息送入滤波环节进行处理。步骤3)将转速信息进行处理后得到此时的基波频率信息，将基波频率作为陷波频率对两相电流进行滤波处理，即可得到ix，iy两相谐波电流信息。步骤4)将两相电流信息和谐波信息送入重构解算环节进行处理后，即可得到完整的六相电流信息。将重构出的六相电流信息进行矢量空间坐标解耦变换并参与到电机的闭环控制中。
4、进一步，所述步骤1)的具体过程为：
5、修改拓扑结构，改变电流传感器安装位置，使a相上桥臂先经过霍尔电流传感器之后与b相上桥臂连接，同时，f相下桥臂通过同一个霍尔电流传感器之后与e相下桥臂连接。连接拓扑结构图如图2所示，此时，霍尔电流传感器内部存在两根导线，分别为ab相连接导线和ef相连接导线。当所有功率管的上管导通下管关闭时，ab相之间的连接导线存在电流回路，ef相之间的连接导线不存在电流回路，此时电流传感器采样得到的是a相电流值。同理，当所有功率管的下管开通上管关闭时，ef相之间的连接导线存在回路，ab相之间没有回路，此时电流传感器采样得到的是de相相电流之和，根据def三相电流相加为零的特点，可以得知此时采样得到的是f相电流的相反值。具体的开关状态与采样时刻的关系如图3所示。另外控制器收集旋转变压器采集到的速度信号和位置信号，并进行下一步处理。
6、进一步，所述步骤2)的具体过程为：
7、电流传感器收集到的信息不断地传入控制器中，控制器对开光状态进行判断，之后对两相电流进行更新，并对相电流信息进行处理，具体电流采样值与相电流对应关系如下所示：
8、ia＝ismp1
9、if＝-ismp2
10、其中，ia、if为a相、f相相电流，ismp1、ismp2为不同时刻采集到的电流信息。
11、进一步，所述步骤3)的具体过程为：
12、步骤3.1)控制器对电机内部旋转变压器采集到的速度信息进行处理，从而计算得到相电流的基波角频率。转速与频率的具体关系如下所示：
13、
14、其中，n代表了转速信息，ωh为基波角频率，p为电机极对数。
15、步骤3.2)由于相电流是由基波分量和谐波分量共同构成的，其中基波分量在矢量空间坐标解耦中被映射到了基波平面，即α-β平面；而谐波电流中占绝大部分的为五次七次谐波电流，其在矢量空间坐标解耦中被映射到了x-y平面。两平面的关系如图4所示。可以近似的认为，a相电流由α轴基波分量和x轴谐波分量构成，f相电流由β轴基波分量和y轴谐波分量构成。利用陷波滤波器去除相电流中的基波分量之后，既可以提取出其中的谐波分量信息。
16、计算出基波频率之后，将基波频率作为陷波频率，对采集到的a相电流和f相电流进行滤波处理，得到谐波电流信息ix、iy，其中ix为a相电流滤波后得出的谐波电流信息，iy为f相电流滤波后的得出的谐波电流信息取负之后的值；具体的陷波滤波器传递函数如下所示：
17、
18、其中，ωh为陷波频率，即基波角频率，μ为陷波宽度。
19、通过对步骤2)中得到的a相电流进行滤波处理后，可以得到x轴谐波电流ix；同理，对f相电流进行滤波处理后，即可得到y轴谐波电流信息iy。实际的谐波电流信息和通过步骤3)得到的谐波电流信息的matlab/simiulink仿真对比图如图5所示。
20、进一步，所述步骤4)的具体过程为：
21、步骤4.1)根据矢量空间坐标解耦变换的理论，可以将双三相永磁同步电机的各个变量分别映射到三个彼此正交的子空间。其中，将自然坐标系的各个变量转换到静止坐标系的变换矩阵为：
22、[iα iβ ix iy io1 io2]本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双三相永磁同步电机矢量空间解耦坐标变换的六相电流重构方法，其特征主要在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于双三相永磁同步电机矢量空间解耦坐标变换的六相电流重构方法，其特征主要在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，马森，吉敬华，陶涛，和阳，武云江，凌金诚，陈彬浩，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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