[发明专利]消除单电流传感器控制的电机系统中采样延迟误差的方法

说明书

本发明公开了一种消除单电流传感器控制的电机系统中采样延迟误差的方法，所述方法包括如下步骤：一、将单电流传感器安装于开关管Q1和Q3之间，构建单电流传感器电路拓扑结构；二、根据PMSM三相电流表达式，推导出存在采样延迟时延迟误差表达式Δi_SDE；三、构建δ‑γ参考坐标系；四、基于Δi_SDE以及δ‑γ参考坐标系，通过坐标变换将Δi_SDE转换到δ‑γ参考坐标系中，得到误差分量Δi_δ和Δi_γ；五、通过应用陷波滤波器，将Δi_δ和Δi_γ中的二次谐波分量直接滤除，再对采样延迟误差进行补偿。该方法不需要依赖电机参数的情况下即可消除单电流传感器方法中的采样延迟误差，提高了单电流传感器技术中重构的相电流精度。

技术领域

本发明属于电机控制领域，涉及一种消除单电流传感器控制的电机系统中采样延迟误差的方法，不需要依赖电机参数的情况下即可消除单电流传感器方法中的采样延迟误差。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)由于其高功率密度、高可靠性、高精度等优点，近年来被广泛应用在航空航天、深水伺服、电动汽车等场景。传统PMSM控制方法至少需要两个电流传感器得到两相电流信息，完成矢量或闭环控制。然而多个电流传感器不仅会增加控制器的体积和成本，相互之间也可能会存在采样差异，造成电流扰动。

单电流传感器技术，也被称为相电流重构技术，是一种低成本的永磁同步电机驱动技术。根据单电流传感器的输出与电机相电流的关系，在每个开关周期内不同电压矢量下采样，进而得到不同相电流信息，根据基尔霍夫定律完成相电流重构。然而，在获得不同相电流信息时，两次采样之间必然存在采样延迟问题，会造成采样电流与实际电流之间的采样延迟误差。传统方法在消除这种误差方法时，多会采用电流预测等控制技术，不仅算法复杂，增加控制器的运算负担，而且对电机本身参数存在很强的依赖性，在电机参数无法测量或者精度不高，尤其是在一些电机参数变化很大的极端场景下，此类方法很难保证误差补偿的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除单电流传感器控制的电机系统中采样延迟误差的方法，该方法基于三相电流基本表达式，通过引入一种新的坐标系统，不需要依赖电机参数的情况下即可消除单电流传感器方法中的采样延迟误差，提高了单电流传感器技术中重构的相电流精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种消除单电流传感器控制的电机系统中采样延迟误差的方法，包括如下步骤：

步骤一、在三相电压源逆变器的拓扑结构基础上，将单电流传感器安装于开关管Q1和Q3之间，构建单电流传感器电路拓扑结构；

步骤二、根据PMSM三相电流表达式，推导出存在采样延迟时，延迟误差的表达式，其中：

PMSM三相电流表达式如下：

式中，i_A(t)、i_B(t)、i_C(t)分别为电机A、B、C三相电流，I为相电流幅值，ω＝2πf为相电流电角速度，f为相电流电频率；

延迟误差的表达式如下：

式中，Δi_SDE为电流延迟误差，为参考电流矢量相位，为电流延迟相位，T_S为开关周期；

步骤三、构建用于消除采样延迟误差的δ-γ参考坐标系，其中：δ坐标轴轴线与参考电流矢量轴线重合；γ坐标轴轴线超前δ坐标轴轴线90度电角度；