[发明专利]风扇永磁电机低成本快速相电流重构方法

说明书

技术领域

本发明方法应用在永磁电机控制领域，尤其涉及在空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)方法下的风扇永磁电机控制技术。

背景技术

在永磁电机控制系统中，常用的永磁电机电流采样方法主要有：1)使用两个电流霍尔传感器采样电机两相相电流；2)采用单个霍尔传感器采样正负直流母线电流的方法进行电流重构。这两种方法具有使用简单、电气隔离等优点，但成本较高、体积较大。因此，对价格敏感的部分民用电机调速产品，利用单电阻采样直流母线电流来重构永磁电机相电流的方法具有较好的价格优势与应用前景。

在永磁电机SVPWM控制方法下，要想利用单电阻采样母线电流来重构电机三相电流，必须保证非零基本空间电压矢量的作用时间要大于完成一次电流采样所需的最短时间T_min。而当参考电压矢量处于磁链轨迹的低调制区(对应低速控制区)或不可观测区(在非零基本空间电压矢量的附近)时，某一个或者两个非零基本空间电压矢量的作用时间就会小于一次电流采样所需最短时间，则这种情况下将无法实现永磁电机三相电流重构。

为解决基于单电阻采样母线电流的永磁电机相电流重构问题，目前一般的解决方法是用PWM(Pulse Width Modulation)波移相法，其基本思想就是把占空比最大和最小的对应相的PWM波进行前后平移，以留出足够的采样时间，并以移相前后合成的参考电压矢量不变为前提条件。但是，实现PWM波移相法对电机微控制器要求较高，算法实现复杂，成本较大，不适合低成本民用产品(如电风扇)的应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本重构风扇永磁电机相电流的方法，基于单电阻直流母线电流采样和构造有效可求区之外新参考电压矢量，实现快速、准确重构永磁电机三相电流。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种风扇永磁电机低成本快速相电流重构方法，该方法包括如下步骤：

(1)根据风扇电机额定功率、额定电压、额定转速，设定低调制区的临界转速M，M为额定转速的5％；

(2)由电机微控制器给出PWM波，使相应开关管导通，让电机尽快启动至转速M，以避免参考电压矢量在磁链轨迹的低调制区；

(3)电机微控制器对参考电压矢量进行判断，若参考电压矢量落入不可观测区，将进行步骤(4)和(5)操作；若参考电压矢量落入低调制区和不可观测区以外的有效可求区，将进行步骤(5)操作。

(4)将当前参考电压矢量置于电机微控制器芯片上一时刻处理保存的电压矢量的位置；由上两个时刻的位置得出磁链轨迹所走过的角度差θ，角度差θ除以这两个时刻的时间差t所得旋转角速度等于输出的电压角频率，然后根据U/f函数(U为输出参考电压矢量幅值，f为输出参考电压频率)计算出电机的参考电压矢量的幅值，以保持当前参考电压矢量幅值不变；此步骤的目的是用距当前参考电压矢量最近的有效可求区的参考电压的位置，和当前参考电压矢量的幅值去构造在有效可求区的一个新的参考电压矢量，转化到有效可求区内后，可由相邻非零基本空间电压矢量每次作用得出两相的相电流，再由三相电流和等于零可得第三相的相电流；

(5)根据相邻非零基本空间电压矢量每次作用得出两相的电流，由三相电流和等于零可得第三相的电流。

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1：单电阻采样逆变电路原理图；

图2：空间矢量调制示意图；

图3：参考电压在扇区I的矢量合成图；

图4：非零空间矢量V1作用时的电流方向；

图5：对位于不可观测区的参考电压矢量进行替换。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明作进一步叙述，该实施实例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。