[发明专利]一种容错永磁同步电机相电流采样方法

说明书

本发明提出一种容错永磁同步电机相电流采样方法，属于电机控制技术领域，硬件部分包括电流传感器采样和电阻采样，电流传感器采样采用两相采样的方式，采集永磁同步电机两相绕组电流，通过三相电流和值关系，得到第三相相电流采样值；电阻采样将采样电阻串联到直流母线回流端和功率地之间，通过采样电阻两端电压，得到母线电流值，再经过相电流重构，得到三相相电流采样值；软件部分以电流传感器采样结果进行电机闭环，同时对两种采样电路的采样结果进行实时监控，当任何一种结果出现异常时，通过相电流故障诊断算法定位故障电路，抛弃异常采样结果，采用正常电路的数据进行电机闭环控制，解决了现有技术不具备容错采样的能力，可靠性低的问题。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种容错永磁同步电机相电流采样方法。

背景技术

在永磁同步电机闭环控制方案中，对电动机电流的采样是一个非常重要的环节，采样数据是否可靠、准确直接影响系统的功能和性能，对相电流采样方法的研究已成为永磁同步电机闭环控制的一个研究热点。

目前较为常用的相电流采样方式主要分为两类，一类是直接采用电流传感器对相电流进行采样，另一类是利用采样电阻进行采样。

电流传感器采样有三相采样和两相采样的方式，其中两相采样较为常用，第三相电流可以通过两相电流计算得出，一旦某相电流传感器出现故障，永磁同步电机便无法实现闭环，相比之下，三相采样可靠性更高，但成本也相对较高。

电阻采样同样分为两种方式，一种是在功率电路下半桥分别串联一个采样电阻，但这种采样方式在两个或三个上桥臂导通时无法测出电机三相电流；另一种是将采样电阻串联到直流母线上，测量母线电流，并通过相电流重构得到三相电流，这种采样方式成本较低，但存在一些特定区域无法实现电流重构。

现有相电流采样方式在电流采样电路发生一度或两度故障时，不能进行相电流采样，会导致失去永磁同步电机闭环控制的能力，不具备容错采样的能力，影响了伺服系统的可靠性，需要进行改进。

发明内容

本发明提供一种容错永磁同步电机相电流采样方法，目的是解决现有相电流采样方式不具备容错采样的能力，可靠性低的问题。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种容错永磁同步电机相电流采样方法，硬件部分采样电路采用电流传感器采样和电阻采样异构冗余的设计，电流传感器采样部分采用两相采样的方式，采集永磁同步电机两相绕组电流，通过三相电流和值关系，得到第三相相电流采样值；电阻采样部分将采样电阻串联到直流母线回流端和功率地之间，通过采样电阻两端电压，得到母线电流值，再经过相电流重构，得到三相相电流采样值；软件部分采用主备的方式，以电流传感器采样结果进行电机闭环，同时对两种采样电路的采样结果进行实时监控，当任何一种电流采样结果出现异常时，通过相电流故障诊断算法定位故障电路，抛弃异常采样结果，采用正常电路的采样数据进行电机闭环控制。

进一步地，容错永磁同步电机相电流采样方法基于SVPWM控制的永磁同步电机三相全桥功率电路，硬件部分包括三相全桥功率电路、永磁同步电机、电流传感器采样电路、母线电流采样电路、调理电路、控制芯片和PWM隔离驱动电路；电流传感器采样电路和母线电流采样电路将对两相电流值和母线电流值进行采样，采样电压经过调理电路输入到控制芯片；在控制芯片内对采样值进行解算，得到实际电流值，通过容错单元对传感器电流采样值和电阻采样电流值进行容错控制，将正确的采样值送给闭环控制单元；闭环控制单元通过SVPWM控制输出PWM控制信号，经隔离驱动电路放大后对功率管进行通断控制，实现永磁同步电机闭环控制。

进一步地，容错单元通过相电流监控模块，相电流故障诊断模块和SVPWM控制模块来实现相电流采样的容错控制。

进一步地，电阻采样电路的硬件设计中，电流采样电阻的采样范围根据线电流峰值I_lMAX确定，I_lMAX通过母线电压U_d和驱动器功率P求得。