一种最大调制圆内无盲区的永磁同步电机相电流重构方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114157194A(43)申请公布日2022.03.08(21)申请号202110707818.7(22)申请日2021.06.25(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人鲁家栋宋宇格胡义华(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人吕湘连(51)Int.Cl.H02P21/14(2016.01)H02P21/22(2016.01)H02P25/024(2016.01)H02P27/08(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种最大调制圆内无盲区的永磁同步电机相电流重构方法(57)摘要本发明属于电机控制技术领域，涉及一种永磁同步电机驱动系统的相电流重构方法，尤其是涉及一种基于母线电流传感器最大调制圆内无盲区的永磁同步电机相电流重构方法。该方法首先提取需要生成的电压矢量的特征：所属扇区、在α‑β坐标系上投影的标幺值；转换电压矢量到扇区Ⅰ；细分扇区Ⅰ；选择区域n对应的基本电压矢量；计算各个矢量的作用时间计算；生成Vref’对应的波形；转换为Vref对应的PWM波；确定电流采样点位置并获得采样的电流值IOSP和ITSP；确定反馈相电流名称及大小。该方法进行相电流重构，当设定合理采样时间(t＜Ts/8)，可消除最大调制圆内的所有盲区；可以消除分时采样误差；一定程度上减少整个系统的损耗；方法统一，实现简单。CN114157194ACN114157194A权利要求书1/3页1.一种最大调制圆内无盲区的永磁同步电机相电流重构方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：提取需要生成的电压矢量的特征：所属扇区、在α‑β坐标系上投影的标幺值；永磁同步电机采用闭环控制，通过比例积分控制，得到参考电压矢量Vref；Vref在α‑β坐标系两轴上的投影记为uα、uβ，记录它们的标幺值分别为a、b；通过a和b的值并结合公式(1)，得到Vref所属的扇区，记为x(x＝{Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ})；步骤二：转换电压矢量到扇区Ⅰ；利用电压矢量Vref的标幺值a、b，Vref的扇区信息x，利用表1进行计算，将任意扇区的Vref等效到扇区Ⅰ中，生成Vref’；A、B分别代表等效后α‑β坐标系下的电压矢量标幺值；表1任意扇区的Vref等效到扇区Ⅰ步骤三：细分扇区Ⅰ；划分的边界确定：利用以|Oa|、|Ob|、|Oc|为半径的圆弧以及直线l0，将区域分成5个部分，分别命名为区域1‑5；其中，|Oa|、|Ob|、|Oc|的长度以及直线l0的方程如公式(2)所示，其中，Ts为PWM波的周期；根据Vref’的模长，A、B的关系式，并结合划分区域的边界条件，确定Vref’所属区域n(n＝{1,2,3,4,5})，确定过程可查阅表2；表2判断Vref’所属区域的规则2CN114157194A权利要求书2/3页步骤四：选择区域n对应的基本电压矢量；区域n所使用的基本电压矢量被分为两部分：采样矢量和辅助矢量；采样矢量为与扇区Ⅰ相邻的两个矢量，在采样矢量作用时，对电流进行采样；根据两个采样矢量在每个周期的采样的次数进行划分，可分别命名为一次采样矢量和两次采样矢量；同时，引入一或两个辅助矢量代替两个零矢量；区域1‑5所需的各个矢量如表2所示；结合Vref’的所属区域n，利用表3可确定各个区域对应的一次采样矢量、两次采样矢量、辅助矢量；表3各个区域使用的基本电压矢量步骤五：计算各个矢量的作用时间计算；根据A、B的值，可以计算出两次采样矢量和辅助矢量的作用时间，如表4所示；表4两次采样矢量和辅助矢量的作用时间计算方法步骤六：生成Vref’对应的波形；生成PWM波形的动作时刻和导通顺序的获得方法：动作时刻：规定第z个矢量的作用时间为Tz；在区域2‑5中，T1等于对应辅助矢量动作时间的一半，T2等于T1与两次采样矢量动作时间的一半之和；在区域1中，T1＝TV4/2，T2＝T1+TV5/2,T3＝Ts/2‑T1；得到Vref’对应的PWM波形图；步骤七：转换为Vref对应的PWM波；SnA，SnB，SnC表示扇区Ⅰ中Vref’的PWM波形图，n为步骤二中Vref’的所属区域信息；结合n和x的值，利用表5可以将Vref’的波形变化成Vref的波形；表5从扇区Ⅰ到任意扇区的转换关系3CN114157194A权利要求书3/3页步骤八：确定电流采样点位置并获得采样的电流值IOSP和ITSP；电流采样点共三个：TSP1、TSP2、OSP分别表示两次采样点1、两次采样点2、中点采样点；其中，中点采样点(OSP)位于每个PWM波的中间时刻，是对一次采样矢量作用下的电流值进行采样，采样的电流值为IOSP；剩余的两个采样点是对两次采样矢量作用下的电流值进行采样