[发明专利]采样电动机相电流的方法及用于采样电动机相电流的设备

说明书

技术领域

本发明涉及电动机相电流检测技术领域，尤其涉及电动机相电流采样方法及用于电动机相电流采样设备。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)的控制需要位置和转速信息，这些信息通常采用编码器获得，然而，这类位置传感器的性能受震动或湿度的影响会变差，从而导致驱动系统的可靠性下降。此外，传感器的复杂机械安装也限制了PMSM在某些场合的应用。因此，为符合工业应用需求，解决编码器给系统带来的缺陷，研究一种可靠且低成本的PMSM无传感器控制方法，已成为电动机驱动控制领域中一个重要的发展方向。

在无传感器的电动机控制系统中，需要精确的测量电动机相电流以提供高性能的控制。传统方法是使用霍尔效应传感器来对电动机相电流进行检测，但其体积庞大，价格昂贵，难以集成在电力电子装置中。

目前，在空间电压矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulaion，SVPWM)的逆变器驱动系统中，当使用非零的基本矢量时，可以通过测量直流母线的电流来确定电动机相电流，每个基本矢量在PWM周期中被指定具体的时间，以生成指令电压矢量。基于此原理，通过在直流母线串联功率检流电阻，来实现对电动机相电流的重构，其控制结构如图1所示。然而，在实际电路中，由于存在开关器件开通和关断时产生的电流尖峰和上下桥臂的死区时间，实际Ra上的电流信号和采样时间如图2所示，因此产生非观测区域，它存在于低速指令矢量形成区域和每个扇区内基本适量的边界区域，目前，无法采样到该非观测区域时刻的电流，从而造成电动机无法正常稳定的转动。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种采样电动机相电流的方法及用于电动机相电流采样电路，通过采用3个可观测相位和幅值的矢量V_s1、V_s2、V_s3和1个补偿矢量的组合来形成指定的电压指令矢量，从而获得反映相电流的可观测的直流总线电流，提高采样精度，使电动机能稳定地转动。

为了达到上述技术效果，本发明提供了一种采样电动机相电流的方法，用于采样电动机相电流，采样电动机相电流系统包括控制器、与所述控制器连接的逆变器和与所述逆变器输出端连接的电动机，所述逆变器包括六个开关管，所述六个开关管将所述逆变器形成上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂的公共端连接所述电动机，在所述逆变器的直流母线负端或至少二相的下桥臂输出端串联采样电阻，当采样时刻处于死区时间时，电动机相电流采样方法步骤包括：

控制器根据三组控制指令控制所述开关管的开关状态，所述控制指令包括三位控制字，每位控制字为0或1，其中0代表下桥臂开关管导通和上桥臂开关管关断，1代表上桥臂开关管导通，下桥臂开关管关断；

采集流经所述采样电阻用于给所述电动机提供电的电流信息；

根据空间矢量脉冲宽度调制算法将所述三组控制指令处理成三个空间矢量V_s1、V_s2和V_s3，使所述V_s1、所述V_s2和所述V_s3生成的时间大于等于最小采样时间；

根据平行四边形法平移所述V_s3，使所述V_s3与所述V_s1和所述V_s2形成三角形；

所述控制器根据两组控制指令控制所述开关管的开关状态；

根据所述空间矢量脉冲宽度调制算法将所述两组控制指令处理成两个空间矢量V_s1′和V_s2′；

将所述V_s1′和所述V_s2′合成一控制所述电动机转速的补偿矢量；

根据所述电流信息和所述补偿矢量控制所述电动机转动。

相应地，本发明还提供了一种用于采样电动机相电流的设备，包括：

逆变器，所述逆变器包括六个开关管和采样电阻，所述六个开关管将所述逆变器形成上桥臂和下桥臂，所述采样电阻与所述逆变器的直流母线负端或至少二相的下桥臂输出端进行串联；