[发明专利]一种电机驱动系统的三相电流重构方法

说明书

本发明涉及一种电机驱动系统的三相电流重构方法。目的是为了克服现有单电流传感器采样三相电流重构技术中开关状态相移法导致的PWM波形不对称、PWM周期外附加测量矢量法导致有效工作区域的缩减和PWM信号中间插入测量矢量法改变了原有的PWM波形的问题，同时能够实现低调制区域和扇区切换区域的相电流重构。方法包括如下步骤：对由SVPWM算法产生的PWM信号，进行测量矢量插入调制，再输送给逆变器；依据测量矢量插入调制后的PWM信号，计算出与之相对应的电流采样时刻，对直流母线电流进行采样；根据以上特定时刻的直流母线电流采样结果，以及逆变器不同开关状态下母线电流和相电流的关系重构出三相电流。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及一种电机驱动系统的三相电流重构方法，具体为一种单电流传感器采样的三相电流重构方法。

背景技术

在电机驱动系统中，为了减小体积和降低成本，广泛采用单电流传感器采样的三相电流重构技术。如图1所示，单电流传感器采样技术的原理是通过安装在直流母线上的电流传感器，采样得到母线电流信息，从母线电流信息中通过适当的算法提取电机三相电流信息。该技术省略了两相电流传感器，故可节省成本和减小体积，并且能够避免由于传感器增益不同造成的采样误差。为了进一步节省成本，直流母线电流的获取通常采用对母线串联小阻值低温漂电阻的电压采集方式。因此，该技术也称为单电阻采样的三相电流重构技术。

单电阻采样的三相电流重构技术能够实现大部分区域内的相电流重构。由于在实际电路系统中，存在着许多非理想因素，如死区时间、开关器件的通断延时、AD转换器的最小采样保持时间等。当有效电压矢量作用时间小于最小采样时间(tmin)时，MCU无法对电流进行准确采样，因而产生相电流重构盲区。针对该问题已进行了较多的研究，其中应用最广泛的解决方法是开关状态相移法，通过平移PWM信号的方式使得有效电压矢量作用时间满足最小采样时间，从而使得MCU能够准确采样电流。但采用这一方法将导致输出的PWM波形不对称，增加了电流的谐波成分。另一类应用较多的方法是插入测量矢量，该方法除了在有效电压矢量作用时间内采样，还可在测量矢量作用时间内采样。现有的矢量插入方法中，一般是在PWM周期之外附加测量矢量和在PWM信号中间插入测量矢量。PWM周期外附加测量矢量的方法由于改变了实际的PWM周期，会导致有效工作区域的缩减。在中间插入测量矢量的方法，虽然没有周期问题，但改变了原有的PWM波形。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种电机驱动系统的三相电流重构方法，一种能够减少PWM输出波形的不对称性、不影响有效工作区域、对原有PWM信号影响小、并能够实现低调制盲区和扇区切换盲区三相电流重构的方法。

技术方案

一种电机驱动系统的三相电流重构方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采集SVPWM算法输出的三相PWM信号、电机转子当前所处的扇区以及扇区内前半个PWM周期的两个有效电压矢量作用时间T4、T6和零矢量作用时间T0；

本方法在有效电压矢量作用时间内采样直流母线电流，最小采样时间tmin为能准确采样直流母线电流的有效电压矢量最小作用时间；

所述采样时间tmin＝td+ton+tset+tAD；

其中：td：死区时间，ton：开关器件导通时间，tset：母线电流建立时间，tAD：采样保持时间；

步骤2、根据T4、T6、T0与tmin的关系对PWM信号进行测量矢量插入调制：若T4tmin、T6≥tmin、T0≥2tmin，或者T4≥tmin、T6tmin、T0≥2tmin,逆变器输出电压矢量处于扇区切换盲区，则根据T4、T6对应的有效电压矢量所能采样到的两相电流信息，从SVPWM算法的六个有效电压矢量中选择一对能采样第三相电流信息的有效电压矢量作为测量矢量分别插入到PWM信号的首端零矢量和尾端零矢量内，且插入的测量矢量作用时间为tmin；