CN105449639A - 基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法包括以下步骤：接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。本发明还公开了一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置。本发明降低了永磁同步电机驱动器的功耗。

Description

基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法及装置。

背景技术

目前，出于节能、降低噪音的考虑，采用FOC(FieldOrientedControl，磁场定向控制)控制策略的永磁同步电机(PMSM，PermanentMagnetSynchronousMotor)得以在风机中实现大量应用。现有技术中，在永磁同步电机驱动器的电压保护控制方案中通常采用专门的分压采样电路对直流母线电压进行分压采样，从而计算直流母线电压的大小。由于分压采样电路不论电机是否旋转，均一直处于电能消耗的状态，因此造成驱动器功耗较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法及装置，旨在降低永磁同步电机驱动器的功耗。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法包括以下步骤：

接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；

在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；

根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；

根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

优选地，所述根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值包括：

根据电流检测电阻的电压值和电阻值计算直流母线电流；

根据所述直流母线电流、永磁同步电机的相电阻的阻值及在所述非零矢量状态下用于对直流母线电压进行斩波的开关的占空比计算所述直流母线电压。

优选地，所述根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护之后还包括：

当所述永磁同步电机启动预置时间后，获取当前设定运行的转速；

确定当前设定转速下预置的标准电压作用时间；

根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

优选地，所述根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护包括：

根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系计算直流母线电压的电压值；

根据所述直流母线电压的电压值控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

优选地，所述控制永磁同步电机是否进入过压或欠压保护具体为：控制所述永磁同步电机是否进入待机状态。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置包括：

开关控制模块，用于接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；

第一获取模块，用于在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；

计算模块，用于根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；

保护控制模块，用于根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

优选地，所述计算模块包括：

第一计算单元，根据电流检测电阻的电压值和电阻值计算直流母线电流；

第二计算单元，用于根据所述直流母线电流、永磁同步电机的相电阻的阻值及在所述非零矢量状态下用于对直流母线电压进行斩波的开关的占空比计算所述直流母线电压。

优选地，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置还包括：

第二获取模块，用于当所述永磁同步电机启动预置时间后，获取当前设定运行的转速；

确定模块，用于确定当前设定转速下预置的标准电压作用时间；

所述保护控制模块，还用于根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

优选地，所述保护控制模块包括：

第三计算单元，用于根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系计算直流母线电压的电压值；

保护控制单元，用于根据所述直流母线电压的电压值控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

优选地，所述控制永磁同步电机是否进入过压或欠压保护具体为：控制所述永磁同步电机是否进入待机状态。

本发明实施例通过接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。从而在现有电路结构上无需专门设置分压采样电路对直流母线电压进行采样，因此降低了功耗。同时，省去了电器元件，降低了电路设计的成本。

附图说明

图1为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法中永磁同步电机驱动器的电路结构示意图；

图3为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法中永磁同步电机驱动器的一种非零矢量等效电路结构示意图；

图4为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法一实施例中计算直流母线电压的细化流程示意图；

图5为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法另一实施例的流程示意图；

图6为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法中各基本电压矢量的状态图；

图7为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法中电压矢量U_ref合成方式示例图；

图8为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法中驱动器开关T1、开关T3和开关T5的驱动信号状态示意图；

图9为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法中直流母线电压、转速和基本矢量时间测试效果图；

图10为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置一实施例的功能模块结构示意图；

图11为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置一实施例中计算模块的细化功能模块结构示意图；

图12为本发明基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置另一实施例的功能模块结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，参照图1，在一实施例中，该基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法包括：

步骤S10，接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；

本实施例中提供的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法主要应用于风机类负载驱动器电路中，用于对永磁同步电机驱动器的直流母线电压进行估算，以对永磁同步电机及其驱动器进行保护。具体地，当直流母线电压过高或者过低时，进行过压或者欠压保护。

上述驱动器的开关结构如图2所示，包括开关T1、开关T2、开关T3、开关T4、开关T5和开关T6。其中开关T1和开关T2为一相桥臂，开关T3和开关T4为一相桥臂，开关T5和开关T6为一相桥臂。以1表示某相上桥臂接通下桥臂断开，以0表示某相下桥臂接通上桥臂断开，则8种开关状态可表示为8个基本矢量：000、100、110、010、011、001、101和111。其中000和111为零矢量，100、110、010、011、001和101为非零矢量。在永磁同步电机没有启动前，一直处于待机状态，直到接收到用户输入(或其它设备输入)的启动指令时，将控制驱动器的开关位于任一个非零矢量状态，以下将以100为例进行详细说明。

步骤S20，在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；

步骤S30，根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；

步骤S40，根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

在进入100矢量状态下，驱动器的开关结构等效图如图3所示。由开关T1以预置占空比α对直流母线电压U_dc进行斩波得到，因此有：

U′_dc＝αU_dc····公式1；

同时根据电路结构有：

······公式2；其中R为永磁同步电机的相电阻，I为母线电流，其数值等于B、C两相绕组电流采样值的2倍。

根据公式1和公式2可以得到：

·····公式3。

根据公式3可知，只需要获取到上述电流检测电路的电压值，即可以计算得到母线电流I的大小，从而可以确定直流母线电压的大小。可以理解的是，由于不同的非零矢量状态不同，因此计算直流母线电流的方式也不同，所要求获取的电流检测电阻的位置也可以不一样。此外，在本实施例中，采用了两个电流检测电阻，在其他实施例中也可以采用三个电流检测电阻，或者两个电流检测电阻的位置设置的不同均可实现。在此不再一一说明。

具体地，对于直流母线电压的计算方式可以根据实际需要进行设置，本实施例中，根据上述公式3可以采用以下方式进行计算。本实施例中，优选地，如图4所示，上述步骤S30包括：

步骤S31，根据电流检测电阻的电压值和电阻值计算直流母线电流；

步骤S32，根据所述直流母线电流、永磁同步电机的相电阻的阻值及在所述非零矢量状态下用于对直流母线电压进行斩波的开关的占空比计算所述直流母线电压。

本实施例中，上述占空比为芯片内预置的，上述相电阻的阻值是固定不变的，唯一需要计算的是直流母线电流。可以在任意两相桥臂上设置上述电流检测电阻，根据在不同矢量状态下电流的关系计算直流母线电流；也可以在三相桥臂上均设置电流检测电阻，从而根据欧姆定律计算直流母线电流的大小。最后根据上述公式3直接估算获得直流母线电压的大小，当直流母线电压大于第一预设值时，则确定过压，启动过压保护；当直流母线电压小于第二预设值时，则确定欠压，启动欠压保护。当直流母线电压位于第一预设值和第二预设值之间时，可以直接进行启动。

可以理解的是，进行过压保护和欠压保护的方式可以有多种，本实施例中，优选地，通过控制永磁同步电机进入待机状态来进行过压保护和欠压保护，例如控制上述驱动器的开关均处于截止状态。即在本实施例中，优选地，上述控制永磁同步电机是否进入过压或欠压保护具体为：控制所述永磁同步电机是否进入待机状态。

本发明实施例通过接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。从而在现有电路结构上无需专门设置分压采样电路对直流母线电压进行采样，因此降低了功耗。

进一步地，参照图5，基于上述实施例，本实施例中，在上述步骤S40之后还包括：

步骤S50，当所述永磁同步电机启动预置时间后，获取当前设定运行的转速；

步骤S60，确定当前设定转速下预置的标准电压作用时间；

步骤S70，根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

基于上述实施例，在永磁同步电机启动运行一段时间后，由于PMSM驱动器多数采用双闭环控制结构，内环为电流环，采用FOC控制策略，外环为转速环。

FOC控制策略的数字化，通常是使用SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation——空间矢量脉宽调制)技术实现的。SVPWM算法的提出源于交流调速中磁通形状为圆形的思想，设驱动器直流母线侧的电压为U_dc，期望输出的三相相电压分别为U_A、U_B、U_C，则有：

··公式4；其中转速ω＝2πf，f为电气频率，U_m为相电压峰值。则三相相电压合成的空间矢量可以表示为：

··公式5；

为计算每一种输出状态对应的相电压合成矢量，需选择一个参考中性点，参考中性点的选择只影响相电压的零序分量。由式(5)可见，零序分量不影响合成矢量，为计算方便，选择直流侧N为参考中性点。这样可以得到模为相位依此相差60°的6个非零矢量和2个零矢量，这8个矢量统称为基本电压矢量，如图6所示。此时在不同的开关状态下对应的相电压与线电压的值如表一所示：

表一

按照矢量合成的平行四边形法则和PWM的等面积原则，利用这8个基本电压矢量可以合成任意角度有限模长的空间矢量，也就是说按照一定的次序和作用时间发出上述8个基本电压矢量就可以合成所期望的输出电压矢量U_ref，从而输出所期望的相电压U_A、U_B、U_C。

以U_ref在扇区I时为例，如图7所示可以得到以下公式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_s=T_1+T_2+T_0\\ U_{ref}=\frac{T_1}{T_s}{U}_0+\frac{T_2}{T_s}{U}_{60}\end{array}\right.$ ·····公式6；式中，T₁为基本电压矢量U₀的作用时间(即导通时间)；T₂为基本电压矢量U₆₀的作用时间；T₀为零矢量的作用时间；T_S为开关周期。U_ref在(α，β)坐标系下的分量为：

···公式7；

根据表一可以得到：

····公式8；式中，m为SVPWM的调制系数(调制比)，且 $m=\sqrt{3}\left|\frac{U_{\mathrm{ref}}}{U_{\mathrm{dc}}}\right|.$

以上过程的数字化实现，全部是通过单片机内部的计数、比较两个功能实现的，如图8所示。

单片机内部的某一计数器，从0开始，按照频率f_system进行增计数，当计数值增加到最大值T_prd时，下一次计数按照频率f_system进行减计数，当计数值减小到最小值0时，下一次计数再按照频率f_system进行增计数，如此循环。特别的，计数值从0增加到T_prd，再减小到0时的时间即为一个开关周期。而基本电压矢量U₀和U₆₀的导通时间T₁和T₂可以通过计数值来控制，如公式：

··公式9；

前已分析，采用了转速、电流双闭环控制的驱动器，在负载恒定的情况下，维持同一固定转速所需的电压矢量U_ref是恒定的，因此合成U_ref的基本电压矢量的作用时间亦是恒定的。当母线电压U_dc的幅值变动时，为了维持恒定的转速，基本电压矢量的作用时间也必然随着变化。并且，这种变化的趋势是：当U_dc的幅值变低时，基本电压矢量的作用时间变长；当U_dc的幅值变高时，基本电压矢量的作用时间变短，根据公式(9)可以清晰地看出这种变化趋势。其具体地实验波形如图9所示，其中，A为母线电压U_dc的采样信号；B为电机的转速信号；C为比较值(T_b-T_a)，代表基本电压矢量U₀的作用时间；从图9可以更加直观的看出，当转速恒定时，直流母线电压与基本电压矢量的作用时间呈反向变化。

基于上述原理本实施例中，对于直流母线电压的欠压保护和过压保护可以根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间进行控制。具体地，该基本电压作用时间上述T₀、T₁或T₂中的任一者即可，即在上述表达中采用(T_b-T_a)反应直流母线电压时，比较的对象为T₁；若采用(T_c-T_b)，则比较的对象为T₂；若采用(T_c-T_a)，则比较的对象为T₀。

可以理解的是，每一转速对应有一个标准电压作用时间，这是在标准直流母线电压下测量获得的基本电压作用时间。通过获取当前实际应用中，控制永磁同步电机的基本电压作用时间与标准电压作用时间的关系从而可以确定当前的直流母线电压与标准的直流母线电压之间的差距，以确定是否进入欠压保护或者过压保护。

进一步地，上述根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护的控制方式可以根据实际需要进行设置。

例如在一实施例方式中，上述标准电压作用时间可以为进入未欠压保护的下限值和未进入过压保护的上限值的区间范围。只要控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间为落入在上述区间范围之内，则无需进入欠压保护和过压保护。

优选地，还可以采用以下方式：

根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系计算直流母线电压的电压值；

根据所述直流母线电压的电压值控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

具体地，在本实施例中，可以基本电压作用时间与直流母线电压的变化趋势设置计算公式或者表格，根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间之间的差值大小，确定实际的直流母线电压的电压值大小，从而根据实际直流母线电压值的大小确定是否进入过压保护或欠压保护

本发明还提供一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，参照图10，在一实施例中，本发明提供的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置包括：

开关控制模块10，用于接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；

本实施例中提供的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置主要应用于风机类负载驱动器电路中，用于对永磁同步电机驱动器的直流母线电压进行估算，以对永磁同步电机及其驱动器进行保护。具体地，当直流母线电压过高或者过低时，进行过压或者欠压保护。

上述驱动器的开关结构如图2所示，包括开关T1、开关T2、开关T3、开关T4、开关T5和开关T6。其中开关T1和开关T2为一相桥臂，开关T3和开关T4为一相桥臂，开关T5和开关T6为一相桥臂。以1表示某相上桥臂接通下桥臂断开，以0表示某相下桥臂接通上桥臂断开，则8种开关状态可表示为8个基本矢量：000、100、110、010、011、001、101和111。其中000和111为零矢量，100、110、010、011、001和101为非零矢量。在永磁同步电机没有启动前，一直处于待机状态，直到接收到用户输入(或其它设备输入)的启动指令时，将控制驱动器的开关位于任一个非零矢量状态，以下将以100为例进行详细说明。

第一获取模块20，用于在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；

计算模块30，用于根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；

保护控制模块40，用于根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

在进入100矢量状态下，驱动器的开关结构等效图如图3所示。由开关T1以预置占空比α对直流母线电压U_dc进行斩波得到，因此有：

U′_dc＝αU_dc····公式1；

同时根据电路结构有：

······公式2；其中R为永磁同步电机的相电阻，I为母线电流，其数值等于B、C两相绕组电流采样值的2倍。

根据公式1和公式2可以得到：

$U_{\mathrm{dc}}=\frac{3\mathrm{IR}}{2\mathrm{\α}}$ ·····公式3。

根据公式3可知，只需要获取到上述电流检测电路的电压值，即可以计算得到母线电流I的大小，从而可以确定直流母线电压的大小。可以理解的是，由于不同的非零矢量状态不同，因此计算直流母线电流的方式也不同，所要求获取的电流检测电阻的位置也可以不一样。此外，在本实施例中，采用了两个电流检测电阻，在其他实施例中也可以采用三个电流检测电阻，或者两个电流检测电阻的位置设置的不同均可实现。在此不再一一说明。

具体地，对于直流母线电压的计算方式可以根据实际需要进行设置，本实施例中，根据上述公式3可以采用以下方式进行计算。本实施例中，优选地，如图11所示，上述计算模块30包括：

第一计算单元31，根据电流检测电阻的电压值和电阻值计算直流母线电流；

第二计算单元32，用于根据所述直流母线电流、永磁同步电机的相电阻的阻值及在所述非零矢量状态下用于对直流母线电压进行斩波的开关的占空比计算所述直流母线电压。

本实施例中，上述占空比为芯片内预置的，上述相电阻的阻值是固定不变的，唯一需要计算的是直流母线电流。可以在任意两相桥臂上设置上述电流检测电阻，根据在不同矢量状态下电流的关系计算直流母线电流；也可以在三相桥臂上均设置电流检测电阻，从而根据欧姆定律计算直流母线电流的大小。最后根据上述公式3直接估算获得直流母线电压的大小，当直流母线电压大于第一预设值时，则确定过压，启动过压保护；当直流母线电压小于第二预设值时，则确定欠压，启动欠压保护。当直流母线电压位于第一预设值和第二预设值之间时，可以直接进行启动。

可以理解的是，进行过压保护和欠压保护的方式可以有多种，本实施例中，优选地，通过控制永磁同步电机进入待机状态来进行过压保护和欠压保护，例如控制上述驱动器的开关均处于截止状态。即在本实施例中，优选地，上述控制永磁同步电机是否进入过压或欠压保护具体为：控制所述永磁同步电机是否进入待机状态。

本发明实施例通过接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。从而在现有电路结构上无需专门设置分压采样电路对直流母线电压进行采样，因此降低了功耗。

进一步地，参照图12，基于上述实施例，本实施例中，上述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置还包括：

第二获取模块50，用于当所述永磁同步电机启动预置时间后，获取当前设定运行的转速；

确定模块60，用于确定当前设定转速下预置的标准电压作用时间；

所述保护控制模块40，还用于根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

基于上述实施例，在永磁同步电机启动运行一段时间后，由于PMSM驱动器多数采用双闭环控制结构，内环为电流环，采用FOC控制策略，外环为转速环。

FOC控制策略的数字化，通常是使用SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation——空间矢量脉宽调制)技术实现的。SVPWM算法的提出源于交流调速中磁通形状为圆形的思想，设驱动器直流母线侧的电压为U_dc，期望输出的三相相电压分别为U_A、U_B、U_C，则有：

··公式4；其中转速ω＝2πf，f为电气频率，U_m为相电压峰值。则三相相电压合成的空间矢量可以表示为：

··公式5；

为计算每一种输出状态对应的相电压合成矢量，需选择一个参考中性点，参考中性点的选择只影响相电压的零序分量。由式(5)可见，零序分量不影响合成矢量，为计算方便，选择直流侧N为参考中性点。这样可以得到模为相位依此相差60°的6个非零矢量和2个零矢量，这8个矢量统称为基本电压矢量，如图6所示。此时在不同的开关状态下对应的相电压与线电压的值如表一所示：

表一

按照矢量合成的平行四边形法则和PWM的等面积原则，利用这8个基本电压矢量可以合成任意角度有限模长的空间矢量，也就是说按照一定的次序和作用时间发出上述8个基本电压矢量就可以合成所期望的输出电压矢量U_ref，从而输出所期望的相电压U_A、U_B、U_C。

以U_ref在扇区I时为例，如图7所示可以得到以下公式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_s=T_1+T_2+T_0\\ U_{ref}=\frac{T_1}{T_s}{U}_0+\frac{T_2}{T_s}{U}_{60}\end{array}\right.$ ·····公式6；式中，T₁为基本电压矢量U₀的作用时间(即导通时间)；T₂为基本电压矢量U₆₀的作用时间；T₀为零矢量的作用时间；T_S为开关周期。U_ref在(α，β)坐标系下的分量为：

···公式7；

根据表一可以得到：

····公式8；式中，m为SVPWM的调制系数(调制比)，且 $m=\sqrt{3}\left|\frac{U_{\mathrm{ref}}}{U_{\mathrm{dc}}}\right|.$

以上过程的数字化实现，全部是通过单片机内部的计数、比较两个功能实现的，如图8所示。

单片机内部的某一计数器，从0开始，按照频率f_system进行增计数，当计数值增加到最大值T_prd时，下一次计数按照频率f_system进行减计数，当计数值减小到最小值0时，下一次计数再按照频率f_system进行增计数，如此循环。特别的，计数值从0增加到T_prd，再减小到0时的时间即为一个开关周期。而基本电压矢量U₀和U₆₀的导通时间T₁和T₂可以通过计数值来控制，如公式：

··公式9；

前已分析，采用了转速、电流双闭环控制的驱动器，在负载恒定的情况下，维持同一固定转速所需的电压矢量U_ref是恒定的，因此合成U_ref的基本电压矢量的作用时间亦是恒定的。当母线电压U_dc的幅值变动时，为了维持恒定的转速，基本电压矢量的作用时间也必然随着变化。并且，这种变化的趋势是：当U_dc的幅值变低时，基本电压矢量的作用时间变长；当U_dc的幅值变高时，基本电压矢量的作用时间变短，根据公式(9)可以清晰地看出这种变化趋势。其具体地实验波形如图9所示，其中，A为母线电压U_dc的采样信号；B为电机的转速信号；C为比较值(T_b-T_a)，代表基本电压矢量U₀的作用时间；从图9可以更加直观的看出，当转速恒定时，直流母线电压与基本电压矢量的作用时间呈反向变化。

基于上述原理本实施例中，对于直流母线电压的欠压保护和过压保护可以根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间进行控制。具体地，该基本电压作用时间上述T₀、T₁或T₂中的任一者即可，即在上述表达中采用(T_b-T_a)反应直流母线电压时，比较的对象为T1；若采用(T_c-T_b)，则比较的对象为T₂；若采用(T_c-T_a)，则比较的对象为T₀。

可以理解的是，每一转速对应有一个标准电压作用时间，这是在标准直流母线电压下测量获得的基本电压作用时间。通过获取当前实际应用中，控制永磁同步电机的基本电压作用时间与标准电压作用时间的关系从而可以确定当前的直流母线电压与标准的直流母线电压之间的差距，以确定是否进入欠压保护或者过压保护。

进一步地，上述根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护的控制方式可以根据实际需要进行设置。

例如在一实施例方式中，上述标准电压作用时间可以为进入未欠压保护的下限值和未进入过压保护的上限值的区间范围。只要控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间为落入在上述区间范围之内，则无需进入欠压保护和过压保护。

优选地，上述保护控制模块包括：

第三计算单元，用于根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系计算直流母线电压的电压值；

保护控制单元，用于根据所述直流母线电压的电压值控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

具体地，在本实施例中，可以基本电压作用时间与直流母线电压的变化趋势设置计算公式或者表格，根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间之间的差值大小，确定实际的直流母线电压的电压值大小，从而根据实际直流母线电压值的大小确定是否进入过压保护或欠压保护

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，其特征在于，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法包括以下步骤：

接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；

在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；

根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；

根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

2.如权利要求1所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，其特征在于，所述根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值包括：

根据电流检测电阻的电压值和电阻值计算直流母线电流；

根据所述直流母线电流、永磁同步电机的相电阻的阻值及在所述非零矢量状态下用于对直流母线电压进行斩波的开关的占空比计算所述直流母线电压。

3.如权利要求1所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，其特征在于，所述根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护之后还包括：

当所述永磁同步电机启动预置时间后，获取当前设定运行的转速；

确定当前设定转速下预置的标准电压作用时间；

根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

4.如权利要求3所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，其特征在于，所述根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护包括：

根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系计算直流母线电压的电压值；

根据所述直流母线电压的电压值控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

5.如权利要求1至4任一项所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制方法，其特征在于，所述控制永磁同步电机是否进入过压或欠压保护具体为：控制所述永磁同步电机是否进入待机状态。

6.一种基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，其特征在于，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置包括：

开关控制模块，用于接收到启动指令时，控制驱动器的开关位于非零矢量的任一种状态；

第一获取模块，用于在非零矢量状态下，获取预设检测永磁同步电机相电流的电流检测电阻的电压值；

计算模块，用于根据所述电流检测电阻的电压值计算所述驱动器的直流母线电压的电压值；

保护控制模块，用于根据所述直流母线电压的电压值的大小控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

7.如权利要求6所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算单元，根据电流检测电阻的电压值和电阻值计算直流母线电流；

第二计算单元，用于根据所述直流母线电流、永磁同步电机的相电阻的阻值及在所述非零矢量状态下用于对直流母线电压进行斩波的开关的占空比计算所述直流母线电压。

8.如权利要求6所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，其特征在于，所述基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置还包括：

第二获取模块，用于当所述永磁同步电机启动预置时间后，获取当前设定运行的转速；

确定模块，用于确定当前设定转速下预置的标准电压作用时间；

所述保护控制模块，还用于根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

9.如权利要求8所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，其特征在于，所述保护控制模块包括：

第三计算单元，用于根据当前控制所述永磁同步电机的基本电压作用时间与所述标准电压作用时间的关系计算直流母线电压的电压值；

保护控制单元，用于根据所述直流母线电压的电压值控制所述永磁同步电机是否进入过压或欠压保护。

10.如权利要求6至9任一项所述的基于永磁同步电机驱动器的电压保护控制装置，其特征在于，所述控制永磁同步电机是否进入过压或欠压保护具体为：控制所述永磁同步电机是否进入待机状态。