[发明专利]基于十二扇区脉宽调制法的永磁同步电机相电流重构方法

说明书

本发明公开了一种基于十二扇区脉宽调制法的永磁同步电机相电流重构方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、构建单电流传感器电路拓扑结构；步骤二、将电压空间矢量六边形的六个扇区分解为十二个扇区；步骤三、更改I‑1、III‑2、IV‑1、VI‑2四个扇区的PWM调制策略；步骤四、在一个PWM周期的两个电压矢量作用时刻对单电流传感器或单采样电阻进行采样，在任意一个扇区内得到两个不同相的电流信息，再根据星型联结电机中ia+ib+ic=0的条件重构出三相绕组电流。本发明解决了扇区边界的电流重构盲区问题，降低了重构电流谐波，提升了电机的运行性能，是一种低成本小体积的电机驱动控制策略。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及一种基于十二扇区脉宽调制法的电机控制方法，仅需要一个电流传感器或采样电阻便可以重构出三相绕组电流，从而实现永磁同步电机的矢量控制。

背景技术

永磁同步电机（PMSM）相比其他电机具有高可靠性、高功率密度、高控制精度等优点，故其在数控机床、机器人伺服控制、电动汽车、军用武器、深水伺服系统以及航空航天等领域得到了飞速的发展。

相电流重构技术，也被成为单电流传感器技术，是一种低成本的永磁同步电机驱动技术，其基本原理是采用一个电流传感器重构出电机三相绕组电流，进而实现电机的矢量控制。采用这种技术，驱动器的体积和成本均得以降低，且减少了传感器附加引线，避免了由于电流传感器采样差异所带来的扰动。

然而，由于最小采样时间的限制，几乎所有的单电流传感器技术均存在电流重构盲区。目前已有的相电流重构技术分为直流母线采样法和逆变器支路采样法。直流母线采样法在电压空间矢量六边形的低调制比区域和扇区边界区域存在电流重构盲区；逆变器支路采样法通常采用霍尔电流电流传感器采样两条支路电流之和，虽然可以解决直流母线采样法存在的盲区，但是该方法的附加引线很长，造成信号干扰，同时不能采用采样电阻实现。因此，若能综合考虑上述两种方法存在的不足，提出一种新型的单电流传感器技术，解决电流重构盲区，不增加附加引线和干扰，又能采用采样电阻来实现，对降低整个永磁同步电机电机控制系统的体积和成本具有重要意义。

发明内容

本发明为解决扇区边界的电流重构盲区问题，降低重构电流谐波，提升电机的运行性能，提出了两种新型的单电流传感器电路拓扑，在该拓扑的基础上提出了一种新型的基于十二扇区脉宽调制法的永磁同步电机相电流重构方法，实现永磁同步电机的相电流重构。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于十二扇区脉宽调制法的永磁同步电机相电流重构方法，包括如下步骤：

步骤一、构建单电流传感器电路拓扑结构：

方法一：在三相电压源逆变器的拓扑结构基础上，将单电流传感器或采样电阻安装于开关管T1和T3之间，构建单电流传感器电路拓扑结构；

方法二：在三相电压源逆变器的拓扑结构基础上，将单电流传感器或采样电阻安装于开关管T2和T4之间，构建单电流传感器电路拓扑结构；

步骤二、在基本电压矢量V1~V6形成的六个扇区的基础上对每一个扇区进行等分，分解为I-1、I-2、II-1、II-2、III-1、III-2、IV-1、IV-2、V-1、V-2、VI-1、VI-2十二扇区；

步骤三、在十二个扇区内，更改I-1、III-2、IV-1、VI-2四个扇区的PWM调制策略，保持其他八个扇区的PWM调制策略不变，其中：I-1扇区和IV-1扇区的PWM调制策略为：A、C两相的PWM波形进行取反运算之后互换；III-2扇区和VI-2扇区的PWM调制策略为：A、B两相的PWM波形进行取反运算之后互换；

步骤四、在一个PWM周期的两个电压矢量作用时刻对单电流传感器或单采样电阻进行采样，在任意一个扇区内得到两个不同相的电流信息，再根据星型联结电机中ia+ib+ic=0的条件重构出三相绕组电流，所述采样规则如下：