CN104702138B - 通过单电阻检测直流母线电流时的pwm波形修正方法 - Google Patents

通过单电阻检测直流母线电流时的pwm波形修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法，包括以下步骤：获取空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的最小相、中间相和最大相的比较点时间；根据最小相、最大相的比较点时间以及预设的最小非零基本矢量工作时间判断输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区；如果电压矢量工作在低调制区，对PWM波形进行修正；如果电压矢量工作在高调制区，则根据最小相、中间相和最大相的比较点时间判断中间相的相对位置，并根据判断结果和最小非零基本矢量工作时间判断是否对PWM波形进行修正。该修正方法通过对输出的PWM波形的比较点进行判断以对PWM波形进行修正，从而扩展了PWM波形的实际电压空间。

Description

通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法。
背景技术
目前，单电阻电流检测技术因其高性价比得到了快速发展。通过单电阻检测直流母线电流时，只需使用一个采样电阻就能实现对直流母线电流的检测，而通过检测到的直流母线电流，结合脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)模式，就可以重构出电机三相相电流，达到电机矢量控制和直接转矩控制的电流反馈要求。
然而通过单电阻检测直流母线电流的技术在低调制区和不可观测区需要对PWM波形进行修正才能准确地检测出直流母线电流，而死区时间、直流母线电流信号上升稳定时间和模数转换器采样保持时间决定了PWM波形修正的最小非零基本矢量工作时间。在传统的PWM波形的修正方法中，在高调制区的不可观测区，如果采用最小相和最大相不变、中间相移相并限幅的方式对PWM波形进行修正，会使实际的电压空间减小很多，而且移相限幅导致的电压损失会使输出电压产生误差，影响控制性能。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法，通过对输出的PWM波形的比较点进行判断以对PWM波形进行修正，从而扩展了PWM波形的实际电压空间。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法，包括以下步骤：获取空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp；根据所述最小相比较点时间t_minp、所述最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区；如果所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区，对所述PWM波形进行修正；如果所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区，则根据所述最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置；当所述中间相在左侧时，根据所述最小相比较点时间t_minp、所述中间相比较点时间t_midp和所述最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对所述PWM波形进行修正；当所述中间相在右侧时，根据所述中间相比较点时间t_midp、所述最大相比较点时间t_maxp和所述最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对所述PWM波形进行修正。
根据本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法，首先获取空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp，然后根据最小相比较点时间t_minp、最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区，如果输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区，对PWM波形进行修正；如果输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区，则根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置，当中间相在左侧时，根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对PWM波形进行修正；当中间相在右侧时，根据中间相比较点时间t_midp、最大相比较点时间t_maxp和最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对PWM波形进行修正。因此，本发明实施例的PWM波形修正方法通过对输出的PWM波形的最小相比较点时间、中间相比较点时间和最大相比较点时间进行判断以对PWM波形进行修正，从而扩展了PWM波形的实际电压空间，同时对PWM波形修正时产生的电压损失进行了补偿，提高了控制性能。
根据本发明的一个实施例，根据所述最小相比较点时间t_minp、所述最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区，具体包括：当t_maxp-t_minp≤t_min*2时，所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述低调制区；当t_maxp-t_minp＞t_min*2时，所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述高调制区。
根据本发明的一个实施例，当所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述低调制区时，对所述PWM波形进行修正具体包括：如果t_midp-t_minp＜t_min，保持中间相和最大相不变，将最小相左移；如果t_maxp-t_midp＜t_min，保持中间相和最小相不变，将最大相右移。
根据本发明的一个实施例，根据所述最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置，具体包括：当t_midp≤(t_minp+t_maxp)/2时，所述中间相在左侧；当t_midp＞(t_minp+t_maxp)/2时，所述中间相在右侧。
根据本发明的一个实施例，当所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述高调制区且所述中间相在左侧时，其中，如果t_midp-t_minp≥t_min，无需对所述PWM波形进行修正；如果t_midp-t_minp＜t_min且t_midp*2-t_minp≥t_min，保持最大相和最小相不变，将中间相右移；如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min且t_midp*2≥t_min，保持最大相不变，将中间相右移至端点，并将最小相左移；如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2≥t_min，将最大相修正为恒定低电平，并重新计算所述最小相比较点时间t_minp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将中间相右移至端点，并将最小相左移；如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2＜t_min，将最大相修正为恒定低电平，并重新计算所述最小相比较点时间t_minp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将最小相左移至端点，并将中间相右移以保证t_min及进行限幅处理。
根据本发明的一个实施例，当所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述高调制区且所述中间相在右侧时，其中，如果t_maxp-t_midp＞t_min，无需对所述PWM波形进行修正；如果t_maxp-t_midp≤t_min且t_midp*2-t_maxp≤(Ts/2-t_min)，保持最大相和最小相不变，将中间相左移，其中，Ts为所述PWM波形的周期；如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)且t_midp*2≤(Ts-t_min)，保持最小相不变，将中间相左移至中点，并将最大相右移；如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2≤(Ts*2-t_min)，将最小相修正为恒定高电平，并重新计算所述最大相比较点时间t_maxp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将中间相左移至中点，并将最大相右移；如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2＞(Ts*2-t_min)，将最小相修正为恒定高电平，并重新计算所述最大相比较点时间t_maxp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将最大相右移至中点，并将中间相左移以保证t_min及进行限幅处理。
根据本发明的一个实施例，上述的修正方法还包括：计算对所述PWM波形进行修正前后的电压误差ΔV；在下一PWM波形的周期根据所述电压误差ΔV进行电压补偿。
根据本发明的一个实施例，对中间相右移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[t_min-(t_midp+t_minp)*2]*[V(k+1)-V(k)]，其中，V(k)为所述PWM波形的周期中从t_minp到t_midp时间段的基本电压矢量，V(k+1)所述PWM波形的周期中从t_midp到t_maxp时间段的基本电压矢量。
根据本发明的一个实施例，对中间相左移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[(t_midp+t_maxp)*2-(Ts*2-t_min)]*[V(k)-V(k+1)]，其中，V(k)为所述PWM波形的周期中从t_minp到t_midp时间段的基本电压矢量，V(k+1)所述PWM波形的周期中从t_midp到t_maxp时间段的基本电压矢量，Ts为所述PWM波形的周期。
根据本发明的一个实施例，(t_midp+t_maxp)＝Ts/2，Ts为所述PWM波形的周期。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的单电阻检测直流母线电流的电压空间矢量图；
图3为根据本发明一个实施例的在低调制区PWM波形修正的示意图；
图4为根据本发明另一个实施例的在低调制区PWM波形修正的示意图；
图5为根据本发明一个实施例的在高调制区且中间相在左侧的PWM波形修正的示意图；
图6为根据本发明一个实施例的在高调制区且中间相在右侧的PWM波形修正的示意图；
图7为根据本发明一个实施例的对PWM波形进行电压补偿的示意图；
图8为根据本发明一个实施例的PWM波形修正后的实际电压空间矢量图；
图9为采用传统方法对PWM波形修正后的实际电压空间矢量图；以及
图10为根据本发明一个实施例的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法。
图1为根据本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法的流程图。如图1所示，该通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法包括以下步骤：
S1，获取空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp。
根据本发明的一个实施例，(t_midp+t_maxp)＝Ts/2，Ts为PWM波形的周期。
具体地，在通过单电阻检测直流母线电流时，空间矢量脉宽调制器输出的三相PWM波形存在电流检测盲区，即非零基本矢量工作时间不满足最小非零基本矢量工作时间要求的区域。如图2所示，在低调制区和高调制区的不可观测区，均无法准确地检测出直流母线电流，因此需要对PWM波形进行修正，以保证最小非零基本矢量工作时间的要求，从而实现对直流母线电流的准确检测。
记PWM波形的周期为Ts，根据互补对称七段式空间矢量脉宽调制技术，空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的比较点，按照大小关系排序为最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp，并且t_minp+t_maxp＝Ts/2。
当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区和高调制区的不可观测区时，需要对PWM波形进行修正，对PWM波形进行修正的目的是为了保证PWM波形在前半周期具有两个不小于最小非零基本矢量工作时间的非零基本矢量。经过修正后的PWM波形成非对称，即PWM上升比较点时间和下降比较点时间不再相等，记PWM修正之后的三相PWM波形的最小相上升比较点时间为t_minp1，最小相下降比较点时间为t_minp2，中间相上升比较点时间为t_midp1，中间相下降比较点时间为t_midp2，最大相上升比较点时间为t_maxp1，最大相下降比较点时间为t_maxp2。
S2，根据最小相比较点时间t_minp、最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区。
其中，最小非零基本矢量工作时间t_min可以根据实际情况进行标定。
根据本发明的一个实施例，根据最小相比较点时间t_minp、最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区，具体包括：当t_maxp-t_minp≤t_min*2时，输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区；当t_maxp-t_minp＞t_min*2时，输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区。
S3，如果输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区，对PWM波形进行修正。
根据本发明的一个实施例，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区时，对PWM波形进行修正具体包括：如果t_midp-t_minp＜t_min，保持中间相和最大相不变，将最小相左移；如果t_maxp-t_midp＜t_min，保持中间相和最小相不变，将最大相右移。
具体而言，如图3、图4所示，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区时，需要对PWM波形进行修正，包括将最小相左移或者最大相右移，以保证两个非零基本矢量工作时间能够满足最小非零基本矢量工作时间t_min的要求。
其中，当t_midp-t_minp＜t_min时，如图3所示，此时保持中间相和最大相不变，将最小相左移，即修正后的最小相上升比较点时间t_minp1＝t_midp-t_min，最小相下降比较点时间t_minp2＝t_minp*2-(t_midp-t_min)。
当t_maxp-t_midp＜t_min时，如图4所示，此时保持中间相和最小相不变，将最大相右移，即修正后的最大相上升比较点时间t_maxp1＝t_midp+t_min，最大相下降比较点时间t_maxp2＝t_maxp*2-(t_midp+t_min)。
S4，如果输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区，则根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置。
根据本发明的一个实施例，根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置，具体包括：当t_midp≤(t_minp+t_maxp)/2时，中间相在左侧；当t_midp＞(t_minp+t_maxp)/2时，中间相在右侧。
S5，当中间相在左侧时，根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对PWM波形进行修正。
根据本发明的一个实施例，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区且中间相在左侧时，其中，如果t_midp-t_minp≥t_min，无需对PWM波形进行修正；如果t_midp-t_minp＜t_min且t_midp*2-t_minp≥t_min，保持最大相和最小相不变，将中间相右移；如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min且t_midp*2≥t_min，保持最大相不变，将中间相右移至端点，并将最小相左移；如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2≥t_min，将最大相修正为恒定低电平，并重新计算最小相比较点时间t_minp和中间相比较点时间t_midp，以及将中间相右移至端点，并将最小相左移；如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2＜t_min，将最大相修正为恒定低电平，并重新计算最小相比较点时间t_minp和中间相比较点时间t_midp，以及将最小相左移至端点，并将中间相右移以保证t_min及进行限幅处理。
具体而言，如图5所示，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区且中间相在左侧时，首先判断是否满足最小非零基本矢量工作时间t_min的要求，如果满足最小非零基本矢量工作时间t_min的要求即t_midp-t_minp≥t_min，此时无需对PWM波形进行修正，最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp保持不变。
当t_midp-t_minp＜t_min且t_midp*2-t_minp≥t_min时，如图5中的g1的情况，此时最小相和最大相保持不变，将中间相右移，即修正后的中间相上升比较点时间t_midp1＝t_minp+t_min，中间相下降比较点时间t_midp2＝t_midp*2-(t_minp+t_min)，需要说明的是，只要中间相右移未超过端点就能满足最小非零基本矢量工作时间t_min的要求。
当t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min且t_midp*2≥t_min时，如图5中的g2的情况，此时最大相保持不变，将中间相右移至端点，并将最小相左移，即修正后的中间相下降比较点时间t_midp2＝0，中间相上升比较点时间t_midp1＝t_midp*2，最小相上升比较点时间t_minp1＝t_midp*2-t_min，最小相下降比较点时间t_minp2＝t_min-(t_midp-t_minp)*2，需要说明的是，只要最小相左移未超过端点就能满足最小非零基本矢量工作时间t_min的要求。
当t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2≥t_min时，如图5中的g3的情况，此时先将最大相修正为恒定低电平，重新计算最小相和中间相的比较点时间，然后将中间相右移至端点，并将最小相左移，即修正后的最大相上升比较点时间t_maxp1＝t_maxp2＝Ts/2，中间相下降比较点时间t_midp2＝0，中间相上升比较点时间t_midp1＝(t_midp+t_minp)*2，最小相上升比较点时间t_minp1＝(t_midp+t_minp)*2-t_min，最小相下降比较点时间t_minp2＝t_min-(t_midp-t_minp)*2，需要说明的是，只要最小相左移未超过端点就能满足最小非零基本矢量工作时间t_min要求。
当t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2＜t_min时，如图5中的g4的情况，先将最大相修正为恒定低电平，重新计算最小相和中间相的比较点时间，然后将最小相左移至端点，并将中间相右移以保证最小非零基本矢量工作时间t_min并进行限幅处理，即修正后的最大相上升比较点时间t_maxp1＝t_maxp2＝Ts/2，最小相上升比较点时间t_minp1＝0，最小相下降比较点时间t_minp2＝t_minp*4，中间相上升比较点时间t_midp1＝t_min，中间相下降比较点时间t_midp2＝(t_midp+t_minp)*2-t_min，并将中间相下降比较点时间t_midp2限幅为零。
S6，当中间相在右侧时，根据中间相比较点时间t_midp、最大相比较点时间t_maxp和最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对PWM波形进行修正。
根据本发明的一个实施例，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区且中间相在右侧时，其中，如果t_maxp-t_midp＞t_min，无需对PWM波形进行修正；如果t_maxp-t_midp≤t_min且t_midp*2-t_maxp≤(Ts/2-t_min)，保持最大相和最小相不变，将中间相左移，其中，Ts为PWM波形的周期；如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)且t_midp*2≤(Ts-t_min)，保持最小相不变，将中间相左移至中点，并将最大相右移；如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2≤(Ts*2-t_min)，将最小相修正为恒定高电平，并重新计算最大相比较点时间t_maxp和中间相比较点时间t_midp，以及将中间相左移至中点，并将最大相右移；如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2＞(Ts*2-t_min)，将最小相修正为恒定高电平，并重新计算最大相比较点时间t_maxp和中间相比较点时间t_midp，以及将最大相右移至中点，并将中间相左移以保证t_min及进行限幅处理。
具体而言，如图6所示，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区且中间相在右侧时，首先判断是否满足最小非零基本矢量工作时间要求，若已经满足要求，即t_maxp-t_midp＞t_min，此时无需对PWM波形进行修正，最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp保持不变。
当t_maxp-t_midp≤t_min且t_midp*2-t_maxp≤(Ts/2-t_min)时，如图6中的h1的情况，此时最小相和最大相保持不变，将中间相左移，即修正后的中间相上升比较点时间t_midp1＝t_maxp-t_min，中间相下降比较点时间t_midp2＝t_midp*2-(t_maxp-t_min)，需要说明的是，只要中间相左移未超过中点就能满足最小非零基本矢量工作时间要求。
当t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)且t_midp*2≤(Ts-t_min)时，如图6中的h2的情况，此时最小相保持不变，将中间相左移至中点，并将最大相右移，即修正后的中间相下降比较点时间t_midp2＝Ts/2，中间相上升比较点时间t_midp1＝t_midp*2-Ts/2，最大相上升比较点时间t_maxp1＝t_midp*2-Ts/2+t_min，最大相下降比较点时间t_maxp2＝(Ts/2-t_min)+(t_maxp-t_midp)*2，需要说明的是，只要最大相右移未超过中点就能满足最小非零基本矢量工作时间要求。
当t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2≤(Ts*2-t_min)时，如图6中的h3的情况，此时先将最小相修正为恒定高电平，重新计算最大相和中间相的比较点时间，然后将中间相左移至中点，并将最大相右移，即修正后的中间相下降比较点时间t_midp2＝Ts/2，中间相上升比较点时间t_midp1＝(t_midp+t_maxp)*2-Ts/2*3，最大相上升比较点时间t_maxp1＝(t_midp+t_maxp)*2-Ts/2*3+t_min，最大相下降比较点时间t_maxp2＝(t_maxp-t_midp)*2+(Ts/2-t_min)，需要说明的是，只要最大相右移未超过中点就能满足最小非零基本矢量工作时间要求。
当t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2＞(Ts*2-t_min)时，如图6中的h4的情况，此时先将最小相修正为恒定高电平，重新计算最大相和中间相的比较点时间，然后将最大相右移至中点，并将中间相左移保证t_min并进行限幅处理，即修正后的最大相上升比较点时间t_maxp1＝Ts/2，最大相下降比较点时间t_maxp2＝t_maxp*4-Ts/2*3，中间相上升比较点时间t_midp1＝Ts/2-t_min，中间相下降比较点时间t_midp2＝(t_midp+t_maxp)*2-(Ts/2*3-t_min)，并将中间相上升比较点时间t_midp2限幅为Ts/2。
根据本发明的一个实施例，上述的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法还包括：计算对PWM波形进行修正前后的电压误差ΔV；在下一PWM波形的周期根据电压误差ΔV进行电压补偿。
其中，根据本发明的一个实施例，对中间相右移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[t_min-(t_midp+t_minp)*2]*[V(k+1)-V(k)]，其中，V(k)为PWM波形的周期中从t_minp到t_midp时间段的基本电压矢量，V(k+1)PWM波形的周期中从t_midp到t_maxp时间段的基本电压矢量。
并且，根据本发明的一个实施例，对中间相左移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[(t_midp+t_maxp)*2-(Ts*2-t_min)]*[V(k)-V(k+1)]。
具体而言，当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区且中间相在左侧时，如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2＜t_min，如图5中的g4的情况，此时存在中间相右移限幅，由于在进行限幅处理时存在电压损失，因此在该情况下需要对电压进行补偿。其中，对中间相右移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[t_min-(t_midp+t_minp)*2]*[V(k+1)-V(k)]，然后根据计算的电压误差ΔV对PWM波形进行电压补偿；当输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区且中间相在右侧时，如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2＞(Ts*2-t_min)，如图6中的h4的情况，此时存在中间相左移限幅，同样的，由于在进行限幅处理时存在电压损失，因此在该情况下也需要对电压进行补偿。其中，对中间相左移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[(t_midp+t_maxp)*2-(Ts*2-t_min)]*[V(k)-V(k+1)]，然后根据计算的电压误差ΔV对PWM波形进行电压补偿；而在其它没有中间相移相限幅的情况时，不存在电压损失，电压误差为零，即ΔV＝0，因此不需要进行电压补偿。
在根据计算的电压误差ΔV对PWM波形进行电压补偿时，如图7所示，PWM波形的当前周期中电流环控制输出的电压矢量Vout加上PWM波形的前一周期的电压误差ΔV，然后进行空间矢量脉宽调制，输出PWM波形的三相比较点时间，然后对当前PWM波形进行修正，并计算当前周期的电压误差ΔV(修正前的电压矢量Vr减去修正后的电压矢量Vp，即ΔV＝Vr-Vp)，以及在PWM波形的下一周期的空间矢量脉宽调制前加上该电压误差ΔV。通过对PWM波形进行电压补偿，使得极端情况下中间相移相限幅造成的电压损失得到补偿。
根据本发明的一个具体示例，如图8所示，通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正的过程包括以下步骤：
S101，空间矢量脉宽调制器输出PWM波形的比较点时间，对PWM波形进行修正开始。
S102，判断(t_maxp-t_minp)是否小于等于t_min*2。如果是，执行步骤S103；如果否，执行步骤S104。
S103，最小相左移或者最大相右移，保证两个非零基本矢量工作时间满足t_min要求。
S104，判断t_midp是否小于等于(t_maxp+t_minp)/2。如果是，执行步骤S105；如果否，执行步骤S114。
S105，判断(t_midp-t_minp)是否大于等于t_min。如果是，执行步骤S106；如果否，执行步骤S107。
S106，无需对PWM波形进行修正，最小相、中间相和最大相保持不变。
S107，判断(t_midp*2-t_minp)是否大于等于t_min。如果是，执行步骤S108；如果否，执行步骤S109。
S108，最小相和最大相保持不变，中间相右移。
S109，判断(t_midp*2)是否大于等于t_min。如果是，执行步骤S110；如果否，执行步骤S111。
S110，最大相保持不变，中间相右移至端点，最小相左移。
S111，判断(t_midp+t_minp)*2是否大于等于t_min。如果是，执行步骤S112；如果否，执行步骤S113。
S112，先将最大相修正为恒定低电平，重新计算最小相和中间相的比较点时间，然后中间相右移至端点，最小相左移。
S113，先将最大相修正为恒定低电平，重新计算最小相和中间相的比较点时间，然后最小相左移至端点，中间相右移保证t_min并限幅，执行步骤S123。
S114，判断(t_maxp-t_midp)是否大于t_min。如果是，执行步骤S115；如果否，执行步骤S116。
S115，无需对PWM波形进行修正，最小相、中间相和最大相保持不变。
S116，判断(t_midp*2-t_maxp)是否小于等于(Ts/2-t_min)。如果是，执行步骤S117；如果否，执行步骤S118。
S117，最小相和最大相保持不变，中间相左移。
S118，判断t_midp*2是否小于等于(Ts-t_min)。如果是，执行步骤S119；如果否，执行步骤S120。
S119，最小相保持不变，中间相左移至中点，最大相右移。
S120，判断(t_midp+t_maxp)*2是否小于等于(Ts*2-t_min)。如果是，执行步骤S121；如果否，执行步骤S122。
S121，先将最小相修正为恒定高电平，重新计算最大相和中间相的比较点时间，然后中间相左移至中点，最大相右移。
S122，先将最小相修正为恒定高电平，重新计算最大相和中间相的比较点时间，然后最大相右移至中点，中间相左移保证t_min并限幅，执行步骤S123。
S123，计算电压误差ΔV，对PWM波形进行电压补偿。
S124，PWM波形修正结束。
综上，采用本发明提出的修正方法对PWM波形进行修正得到的实际电压空间矢量如图9所示，而采用传统的修正方法对PWM波形进行修正得到的实际电压空间矢量如图10所示。从图9和图10可以看出，采用本发明提出的修正方法对PWM波形进行修正得到的实际电压不可到达的区域更小，从而使得高调制区具有更大的实际电压空间。
此外，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，可以将对PWM波形的前半周期的检测改成对PWM波形的后半周期的检测，或者在对PWM波形进行修正时，可以将中间相在左侧改成最小相左移、中间相在右侧改成最大相右移，中间相在左侧时最大相突变为恒定低电平改成渐变为恒定低电平，中间相在右侧时最小相突变恒定高电平改成渐变恒定高电平等。
综上所述，根据本发明实施例的通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法，首先获取空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp，然后根据最小相比较点时间t_minp、最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区，如果输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区，对PWM波形进行修正；如果输入到空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区，则根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置，当中间相在左侧时，根据最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对PWM波形进行修正；当中间相在右侧时，根据中间相比较点时间t_midp、最大相比较点时间t_maxp和最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对PWM波形进行修正。因此，本发明实施例的PWM波形修正方法通过对输出的PWM波形的最小相比较点时间、中间相比较点时间和最大相比较点时间进行判断以对PWM波形进行修正，从而扩展了PWM波形的实际电压空间，同时对PWM波形修正时产生的电压损失进行了补偿，提高了控制性能。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种通过单电阻检测直流母线电流时的PWM波形修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取空间矢量脉宽调制器输出的PWM波形的最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp；
根据所述最小相比较点时间t_minp、所述最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区；
如果所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在低调制区，对所述PWM波形进行修正；
如果所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在高调制区，则根据所述最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置；
当所述中间相在左侧时，根据所述最小相比较点时间t_minp、所述中间相比较点时间t_midp和所述最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对所述PWM波形进行修正；
当所述中间相在右侧时，根据所述中间相比较点时间t_midp、所述最大相比较点时间t_maxp和所述最小非零基本矢量工作时间t_min判断是否对所述PWM波形进行修正。
2.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，根据所述最小相比较点时间t_minp、所述最大相比较点时间t_maxp以及预设的最小非零基本矢量工作时间t_min判断输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量的工作区，具体包括：
当t_maxp-t_minp≤t_min*2时，所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述低调制区；
当t_maxp-t_minp＞t_min*2时，所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述高调制区。
3.如权利要求1或2所述的修正方法，其特征在于，当所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述低调制区时，对所述PWM波形进行修正具体包括：
如果t_midp-t_minp＜t_min，保持中间相和最大相不变，将最小相左移；
如果t_maxp-t_midp＜t_min，保持中间相和最小相不变，将最大相右移。
4.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，根据所述最小相比较点时间t_minp、中间相比较点时间t_midp和最大相比较点时间t_maxp进一步判断中间相的相对位置，具体包括：
当t_midp≤(t_minp+t_maxp)/2时，所述中间相在左侧；
当t_midp＞(t_minp+t_maxp)/2时，所述中间相在右侧。
5.如权利要求4所述的修正方法，其特征在于，当所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述高调制区且所述中间相在左侧时，其中，
如果t_midp-t_minp≥t_min，无需对所述PWM波形进行修正；
如果t_midp-t_minp＜t_min且t_midp*2-t_minp≥t_min，保持最大相和最小相不变，将中间相右移；
如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min且t_midp*2≥t_min，保持最大相不变，将中间相右移至端点，并将最小相左移；
如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2≥t_min，将最大相修正为恒定低电平，并重新计算所述最小相比较点时间t_minp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将中间相右移至端点，并将最小相左移；
如果t_midp-t_minp＜t_min、t_midp*2-t_minp＜t_min、t_midp*2＜t_min且(t_midp+t_minp)*2＜t_min，将最大相修正为恒定低电平，并重新计算所述最小相比较点时间t_minp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将最小相左移至端点，并将中间相右移以保证t_min及进行限幅处理。
6.如权利要求4所述的修正方法，其特征在于，当所述输入到所述空间矢量脉宽调制器的电压矢量工作在所述高调制区且所述中间相在右侧时，其中，
如果t_maxp-t_midp＞t_min，无需对所述PWM波形进行修正；
如果t_maxp-t_midp≤t_min且t_midp*2-t_maxp≤(Ts/2-t_min)，保持最大相和最小相不变，将中间相左移，其中，Ts为所述PWM波形的周期；
如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)且t_midp*2≤(Ts-t_min)，保持最小相不变，将中间相左移至中点，并将最大相右移；
如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2≤(Ts*2-t_min)，将最小相修正为恒定高电平，并重新计算所述最大相比较点时间t_maxp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将中间相左移至中点，并将最大相右移；
如果t_maxp-t_midp≤t_min、t_midp*2-t_maxp＞(Ts/2-t_min)、t_midp*2＞(Ts-t_min)且(t_midp+t_maxp)*2＞(Ts*2-t_min)，将最小相修正为恒定高电平，并重新计算所述最大相比较点时间t_maxp和所述中间相比较点时间t_midp，以及将最大相右移至中点，并将中间相左移以保证t_min及进行限幅处理。
7.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，还包括：
计算对所述PWM波形进行修正前后的电压误差ΔV；
在下一PWM波形的周期根据所述电压误差ΔV进行电压补偿。
8.如权利要求7所述的修正方法，其特征在于，对中间相右移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[t_min-(t_midp+t_minp)*2]*[V(k+1)-V(k)]，其中，V(k)为所述PWM波形的周期中从t_minp到t_midp时间段的基本电压矢量，V(k+1)为所述PWM波形的周期中从t_midp到t_maxp时间段的基本电压矢量。
9.如权利要求7所述的修正方法，其特征在于，对中间相左移以进行限幅处理时的电压误差ΔV＝[(t_midp+t_maxp)*2-(Ts*2-t_min)]*[V(k)-V(k+1)]，其中，V(k)为所述PWM波形的周期中从t_minp到t_midp时间段的基本电压矢量，V(k+1)为所述PWM波形的周期中从t_midp到t_maxp时间段的基本电压矢量，Ts为所述PWM波形的周期。
10.如权利要求1所述的修正方法，其特征在于，其中，(t_midp+t_maxp)＝Ts/2，Ts为所述PWM波形的周期。
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