[发明专利]采用空间矢量脉宽调制的电机控制方法及其控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机控制方法及其控制器，特别是涉及一种采样逆变桥下 桥臂电流信号，产生空间矢量脉宽调制信号以驱动电机的控制方法及其控制 器。

背景技术

在电机控制技术中，常见的电机控制器包括隔离式电流检测模块、核心控 制模块和逆变桥。

隔离式电流检测模块安装在电机相线处，其采用隔离方式将电机相电流信 号转变为成比例的信号输出；例如霍尔电流传感器。

核心控制模块，接受电流检测模块电流信号并输出空间矢量脉宽调制信号 至逆变桥电子开关用于控制电机的运行；例如Texas Instruments公司的C2000 系列DSP。

逆变桥接收来自核心控制模块的空间矢量脉宽调制信号来开关电子开关 对电机进行驱动控制。

上述电机控制一般采用如下的方法进行控制：

电流采样：电机相电流的采集通常采用隔离式电流检测的方法，核心控制 模块每调制周期采样隔离式电流检测模块输出的电流信号，因隔离式电流检测 模块的输出始终和电机相电流成比例关系，所以其采样的起始时刻，可以在整 个调制周期内任意时刻。

电流比较：即电流环，或转矩控制环；将采样到的电流信号，经过Clark 和Park变换，和预设于核心控制模块的电流给定值iqref、idref做比较，并 输出电压指令Usαref和Usβref。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)：根据电压指令Usαref和Usβref，计算当前 扇区号sector，计算期望有效矢量时间t1obj和t2obj，计算期望有效矢量时间 之和tsobj＝t1obj+t2obj；为防止期望有效矢量时间之和tsobj大于调制周期 tpwm，当期望有效矢量时间之和tsobj大于调制周期tpwm时，用调制周期tpwm 来等比例缩小期望有效矢量时间t1obj和t2obj，得到输出有效矢量时间t1out 和t2out，公式为：

t1out＝tpwm*t1obj/tsobj    t2out＝tpwm*t2obj/tsobj

根据输出有效矢量时间t1out和t2out来计算桥式逆变器桥臂电子开关导 通时间taon，tbon，tcon，公式为：

taon＝(tpwm-t1out-t2out)/2  tbon＝taon+t1out  tcon＝tbon+t2out

该计算公式设定了下桥臂电子开关全开时间t0out等于下桥臂电子开关全 关时间t7out；

即有：t0out＝t7out＝(tpwm-t1out-t2out)/2；根据扇区号sector，将逆变 桥桥臂电子开关状态切换时间taon、tbon、tcon填写入核心控制模块对应的比 较器CMPR1、CMPR2和CMPR3中，并输出空间矢量PWM信号。

所述空间矢量PWM信号，每调制周期存在V0电压矢量、V7电压矢量、V1’ 有效电压矢量、V2’有效电压矢量四种状态，每种状态的时间分别为t0out、 t7out、t1out、t2out；V0电压矢量对应逆变桥(2)上桥臂第一电子开关(2a)、 第二电子开关(2b)、第三电子开关(2c)全关、下桥臂第四电子开关(2d)、第五 电子开关(2e)、第六电子开关(2f)全开状态；V7电压矢量对应逆变桥(2)上桥 臂第一电子开关(2a)、第二电子开关(2b)、第三电子开关(2c)全开、下桥臂第 四电子开关(2d)、第五电子开关(2e)、第六电子开关(2f)全关状态；因逆变桥 (2)桥臂第一电子开关(2a)、第二电子开关(2b)、第三电子开关(2c)、第四电 子开关(2d)、第五电子开关(2e)、第六电子开关(2f)受控于PWM信号，因此， PWM信号处于V0、V7、V1’、V2’电压矢量状态时，逆变桥(2)也处于相应的V0、 V7、V1’、V2’状态；t0out、t1out、t2out及t7out之和等于调制周期tpwm。