[发明专利]基于固定点采样的三相电流传感器误差校正系统及方法

权利要求书

1.一种基于固定点采样的三相电流传感器误差校正系统，其特征在于：

所述基于固定点采样的三相电流传感器误差校正系统，逆变器由直流母线电压供电，将逆变器三相桥臂中点分别与电机三相绕组相连，将电机三相绕组线缆分别正向穿过三相电流传感器信号采集口，将逆变器中B、C两相桥臂的下支路同时正向穿过三相电流传感器信号采集口，利用电路拓扑结构，结合逆变器的开关状态，分析得到两个零电压矢量下的三相电流采样值，并结合其他基本电压矢量作用下的电流值，最终分析得到三相电流传感器误差与采样值之间的关系，安排电流采样点，将电流采样点进行固化处理。

2.一种利用权利要求1所述基于固定点采样的三相电流传感器误差校正系统的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1.在开关周期两端均为V₀作用下，设置电流采样点，每相电流传感器分别得到2个电流值，依据平均算法如公式(3)所示，得到三相电流传感器在V₀作用下的电流值i_{AM_0}、i_{BM_0}、i_{CM_0}；

i_AM、i_BM、i_CM分别是A相电流传感器、B相电流传感器、C相电流传感器测量得到的电流值，i_A、i_B、i_C分别是A相电流、B相电流、C相电流的真实值，i_AM、i_BM、i_CM与i_A、i_B、i_C的关系用公式(1)表示，其中f_A、f_B、f_C分别是A相电流传感器、B相电流传感器、C相电流传感器的偏置误差，k_A、k_B、k_C分别是A相电流传感器、B相电流传感器、C相电流传感器的增益误差；

利用电路拓扑和公式(1)，在八个基本电压矢量作用下，i_AM、i_BM、i_CM与i_A、i_B、i_C的关系表示为表1所示的关系，其中S₀₀₀～S₁₁₁的下标数字“0”和“1”由左至右分别表示逆变器A、B、C三相桥臂的开关状态，“0”表示对应相桥臂下管导通上管不导通，“1”表示对应相桥臂上管导通下管不导通；

表1

从表1中看出，依据i_AM、i_BM、i_CM与基本电压矢量的关系，八个基本电压矢量被分为4组，分别是矢量组一(V₀、V₁)、矢量组二(V₄、V₇)、矢量组三(V₂、V₃)、矢量组四(V₅、V₆)；

选取每个PWM周期的两端也作为固定电流采样点，电流采样值表示为公式(2)和公式(3)，其中i_{AM_0}、i_{BM_0}、i_{CM_0}分别是三相电流传感器在逆变器每个开关周期两端电流采样值的平均值；

其中，i_{AM_0_1}、i_{BM_0_1}、i_{CM_0_1}分别是三相电流传感器在逆变器每个开关周期开始时的电流采样值，i_{AM_0_2}、i_{BM_0_2}、i_{CM_0_2}分别是三相电流传感器在逆变器每个开关周期结束时的电流采样值；

步骤2.在开关周期中间V₇作用下，设置电流采样点，每相电流传感器分别得到1个电流值，得到三相电流传感器在V₇作用下的电流值i_{AM_7}、i_{BM_7}、i_{CM_7}；

依据表1，在矢量组二的作用下，所有电流传感器测量的电流值与三相电流是相对应的，选取基本电压矢量V₇作为用于系统控制的电流采样点，电流采样值表示为公式(4)：

步骤3.分别利用每相电流传感器在V₇和V₀作用下的电流值进行做差，如公式(5)所示，得到3个变量值Δi_AM、Δi_BM、Δi_CM；

用公式(4)的每一项减去公式(2)对应的项，得到公式(5)，其中Δi_AM、Δi_BM、Δi_CM分别为定义的中间变量：

步骤4.利用步骤3中得到的3个变量值，并利用公式(7)、公式(9)，对三相电流传感器的增益误差进行消除；

由公式(5)得到三相电流传感器增益误差的关系，表达为公式(6)：

k_A:k_B:k_C＝△i_AM:△i_BM:△i_CM (6)

定义补偿系数x、y、z，如公式(7)所示，其中，i_AM'、i_BM'、i_CM'为补偿后的三相电流检测值：

补偿系数x、y、z需要满足公式(8)所示的双重约束：

通过公式(8)求得补偿系数x、y、z为公式(9)所示的值：

最终，利用公式(7)与公式(9)，将每相电流传感器的检测值乘以公式(9)中对应的补偿系数，将每相电流传感器的增益误差予以消除；

步骤5.针对不同扇区，均在开关周期1/4和3/4处，设置电流采样点，得到三相电流采样值各2个，依据平均值算法，得到其平均值i_{AM_Sx}，i_{BM_Sx}，i_{CM_Sx}，x为2或者5，分别对应扇区II和扇区V；

输出电压矢量扇区II包含的两个基本电压矢量正好对应矢量组三中的两个矢量，即V₂和V₃；输出电压矢量扇区V包含的两个基本电压矢量正好对应矢量组四中的两个矢量，即V₅和V₆；当电流传感器误差校正指令来临时，在输出电压矢量所经过的第一个可校正扇区，即扇区II或者扇区V，对电流传感器偏置误差进行校正；在扇区II和扇区V中的具体校正方法步骤如下：

1)区II：

当校正指令来临，输出电压矢量首先经过扇区II时，每个PWM周期内将含有四个基本电压矢量，分别是V₀，V₂，V₃，V₇，其中V₂和V₃是矢量组三的两个电压矢量，因此在扇区II，两个有效电压矢量作用下，三相电流传感器检测的电流值将不变，用公式(10)、公式(11)表示，其中，i_{AM_S2}，i_{BM_S2}，i_{CM_S2}分别表示在V₂和V₃作用下三相电流传感器的检测值，i_{AM_S2_1}、i_{BM_S2_1}、i_{CM_S2_1}分别表示在逆变器前半个斩波周期V₂和V₃作用下三相电流传感器的电流采样值，i_{AM_S2_2}、i_{BM_S2_2}、i_{CM_S2_2}分别表示在逆变器后半个斩波周期V₂和V₃作用下三相电流传感器的电流采样值：

利用公式(2)零电压矢量V₀作用下的i_{AM_0}的值，得到A相电流传感器的偏置误差如公式(12)所示：

f_A＝i_{AM_0} (12)

利用公式(6)、公式(10)的第一项，并利用i_A+i_B+i_C＝0的特点，得到k_B·i_B的值，如公式(13)所示：

将公式(13)带入公式(4)的第二项，结合在零电压矢量V₇作用下的电流值，得到B相电流传感器的偏置误差，如公式(14)所示：

利用公式(4)的第三项*2减去公式(10)的第三项，得到C相电流传感器的偏置误差，如公式(15)所示：

f_C＝2i_{CM_7}-i_{CM_S2} (15)

综上，在扇区II中，得到三相电流传感器的偏置误差，并且对其增益误差进行平衡；

2)区V：

当校正指令来临，输出电压矢量首先经过扇区V时，每个PWM周期内将含有四个基本电压矢量，分别是V₀，V₅，V₆，V₇；其中V₅和V₆是矢量组四的两个电压矢量，因此在扇区V，两个有效电压矢量作用下，三相电流传感器检测的电流值将不变，用公式(16)、公式(17)表示，其中，i_{AM_S5}，i_{BM_S5}，i_{CM_S5}分别表示在V₅和V₆作用下三相电流传感器的检测值，i_{AM_S5_1}、i_{BM_S5_1}、i_{CM_S5_1}分别表示在逆变器前半个斩波周期V₅和V₆作用下三相电流传感器的电流采样值，i_{AM_S5_2}、i_{BM_S5_2}、i_{CM_S5_2}分别表示在逆变器后半个斩波周期V₅和V₆作用下三相电流传感器的电流采样值：

利用公式(2)零电压矢量V₀作用下的i_{AM_0}的值，得到A相电流传感器的偏置误差，如公式(18)所示：

f_A＝i_{AM_0} (18)

利用公式(6)、公式(16)的第一项，并利用i_A+i_B+i_C＝0的特点，得到k_C·i_C的值，如公式(19)所示：

将公式(19)带入公式(4)的第三项，结合在零电压矢量V₇作用下的电流值，得到C相电流传感器的偏置误差，如公式(20)所示：

利用公式(4)的第二项*2减去公式(16)的第二项，得到B相电流传感器的偏置误差，如公式(21)所示：

f_B＝2i_{BM_7}-i_{BM_S2} (21)

综上，在扇区V中，得到三相电流传感器的偏置误差，并且对其增益误差进行平衡；

对于A相电流传感器的偏置误差，始终等于i_{AM_0}的值；

对于B相、C相电流传感器的偏置误差，在扇区II时，利用公式(14)、公式(15)进行计算；在扇区V时，利用公式(20)、公式(21)进行计算。