[发明专利]基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法

说明书

本发明提供了一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法，在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、C三相PWM比较值T₁、T₂和T₃，实时比较T₁、T₂和T₃与完全采样所需最短时间T_min的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式。本发明解决了三相变频器传统三电阻采样技术存在的高调制比下会出现零电压矢量持续时间不足导致无法准确采样三相电流的问题，能够实现三电阻采样下宽区域电流闭环控制，提高调制比，增大电机负载能力，成本低，采样简单，可靠。

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体地，涉及一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法。

背景技术

1971年德国学者F.Blaschke提出交流电机矢量控制原理，矢量控制以其自身的优越性迅速被用于工程应用中，影响电机矢量控制的一个重要指标便是电机相电流。使用霍尔传感器采样电机的三相电流，使用简单，然而其成本较高；为降低成本，学者利用直流母线电流单电阻采样，重构电机相电流，其方法复杂，且存在非观测区；也有在三相逆变器下桥臂串联三电阻采样，但存在高调制比下某些相无法采样的问题。

北京信息科技大学学报(自然科学版)2013年第1期28卷18-21页，“门机变频器三电阻电流采样及合成方法”针对某些低成本应用场合，提出门机变频器下桥臂的三电阻电流采样方式。电气自动化2014年第1期36卷64-66页，“小容量变频器三电阻采样电流合成方法实现”介绍了小容量变频器的三电阻采样实现方式。Applied Power ElectronicsConference会议2007年第1701-1706页，“A Current Reconstruction Scheme for Low-Cost PMSM Drives Using Shunt Resistors”介绍了一种低成本PMSM驱动的三电阻采样技术，利用状态观测器实现高调制比下的电流重构。

上述文章“门机变频器三电阻电流采样及合成方法”和“小容量变频器三电阻采样电流合成方法实现”，虽然提出了三电阻采样的实现方式，但是并没有针对高调制比下零矢量时间不足引起的某些相无法采样的问题作出分析及研究，不能满足实际电机控制的需要。“A Current Reconstruction Scheme for Low-Cost PMSM Drives Using ShuntResistors”虽然对三电阻采样存在的问题进行了分析与研究，并且利用状态观测器实现宽区域内的电机电流重构，但是只能用在PMSM电机(永磁同步电机)上，并不适用于ACIM电机(交流感应电机)。

发明内容

本发明针对三相变频器传统三电阻采样技术存在的问题，即高调制比下会出现零电压矢量持续时间不足导致无法准确采样三相电流的问题，提供一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法，以实现低成本要求下异步电机等一些设备的宽区域电流闭环矢量控制。

为实现以上目的，本发明提供一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法，在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、C三相PWM比较值T₁、T₂和T₃，三个比较值分别代表逆变器A、B、C三相下桥臂开关导通时间，实时比较T₁、T₂和T₃与完全采样所需最短时间T_min的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式；其中：

当三相PWM比较值T₁、T₂和T₃中，存在一个值小于完全采样所需最短时间T_min时，电阻采样电流只有两相有效，利用电机三相电流之和为0对另外一相电机进行重构，得到有效的三相电机电流值后，通过Clark和Park变换实现电机的电流闭环控制；