CN107994827A - 电机驱动系统和采样相电流相电压的同步计算方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机驱动系统和采样相电流相电压的同步计算方法、装置，其中，该方法包括以下步骤：采样电机的三相电流以获得电流采样值，并获取指令电压或采样电压以作为电压采样值；对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。根据本发明实施例的方法，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法、一种非临时性计算机可读存储介质、一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置和一种电机驱动系统。
背景技术
高性能交流电机驱动系统常采用矢量控制技术，如磁场定向控制或直接转矩控制等，在采用这类控制技术时需要知道准确的电机的磁链位置或速度信息。在工业、家电或汽车等应用场合，为了降低硬件成本或摆脱机械安装限制，会采用磁链观测器代替电机的位置/速度传感器，通过磁链观测器的软件估算的方法可获取电机的磁链位置和速度信息。
磁链观测器在估算电机的磁链位置和速度信息时，需要获取电机的电流量和电压量。其中，电机的电流可通过硬件采样获取，电机的电压既可以采用指令电压，也可以通过硬件采样获取。
然而，通过上述方式获取电机的电流量和电压量时，常常会出现输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量不同步的现象，当电机运行的频率较高，或是数字采样频率(即电流环控制频率、PWM开关频率)较低时，该现象会使磁链观测器计算得到的角度存在偏差，影响电机的控制性能。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置。
本发明的第四个目的在于提出一种电机驱动系统。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，该方法包括以下步骤：采样电机的三相电流以获得电流采样值，并获取指令电压或采样电压以作为电压采样值；对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。
根据本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，采样电机的三相电流以获得电流采样值，并获取指令电压或采样电压以作为电压采样值，以及对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。由此，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
另外，根据本发明上述实施例提出的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法还可以具有如下附加的技术特征：
具体地，采用以下任一方式对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理：(一)将相邻两个PWM载波周期的中间时刻作为所述电流采样时刻，并将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和/或后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻；(二)将相邻两个PWM载波波峰之间的任意时刻作为基准同步时刻，并根据所述基准同步时刻对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理。
在本发明的一个实施例中，所述电流采样时刻的前一时刻的电压为前一PWM载波波峰对应的电压，所述电流采样时刻的后一时刻的电压为后一PWM载波波峰对应的电压。
在本发明的一个实施例中，当采用方式(一)时，其中，如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，则根据以下公式对所述前一时刻的电压进行同步换算：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间；如果将所述电流采样时刻的后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，则根据以下公式对所述后一时刻的电压进行同步换算：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为电流采样时刻至后一时刻的时间；如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，则根据以下公式对所述前一时刻的电压和后一时刻的电压进行同步换算：
在本发明的一个实施例中，当采用方式(二)时，所述基准同步时刻tx之前tΔ1时刻的电气量为所述基准同步时刻tx之后tΔ2时刻的电气量为其中，如果将所述tΔ1时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，则根据以下公式进行同步换算：
其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X1α和X1β分别为两相静止坐标系下tΔ1时刻的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，ωe为电角频率；如果将所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，则根据以下公式进行同步换算：
其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X2α和X2β分别为两相静止坐标系下tΔ2时刻的电气量，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率；如果将所述tΔ1时刻的电气量和所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，则根据以下公式进行同步换算：
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例提出的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，该装置包括：电流采样模块，采样电机的三相电流以获得电流采样值；获取模块，用于获取指令电压或采样电压以作为电压采样值；同步计算模块，用于对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。
根据本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，电流采样模块采样电机的三相电流以获得电流采样值，获取模块获取指令电压或采样电压以作为电压采样值，同步计算模块对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。由此，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
另外，根据本发明上述实施例提出的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置还可以具有如下附加的技术特征：
具体地，同步计算模块采用以下任一方式对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理：(一)将相邻两个PWM载波周期的中间时刻作为所述电流采样时刻，并将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和/或后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻；(二)将相邻两个PWM载波波峰之间的任意时刻作为基准同步时刻，并根据所述基准同步时刻对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理。
在本发明的一个实施例中，所述电流采样时刻的前一时刻的电压为前一PWM载波波峰对应的电压，所述电流采样时刻的后一时刻的电压为后一PWM载波波峰对应的电压。
在本发明的一个实施例中，当采用方式(一)时，其中，如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，所述同步计算模块则根据以下公式对所述前一时刻的电压进行同步换算：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间；如果将所述电流采样时刻的后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，所述同步计算模块则根据以下公式对所述后一时刻的电压进行同步换算：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为电流采样时刻至后一时刻的时间；如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，所述同步计算模块则根据以下公式对所述前一时刻的电压和后一时刻的电压进行同步换算：
在本发明的一个实施例中，当采用方式(二)时，所述基准同步时刻tx之前tΔ1时刻的电气量为所述基准同步时刻tx之后tΔ2时刻的电气量为其中，如果将所述tΔ1时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，所述同步计算模块则根据以下公式进行同步换算：
其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X1α和X1β分别为两相静止坐标系下tΔ1时刻的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，ωe为电角频率；如果将所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，所述同步计算模块则根据以下公式进行同步换算：
其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X2α和X2β分别为两相静止坐标系下tΔ2时刻的电气量，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率；如果将所述tΔ1时刻的电气量和所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，所述同步计算模块则根据以下公式进行同步换算：
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电机驱动系统，其包括本发明第三方面实施例提出的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置。
根据本发明实施例的电机驱动系统，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
附图说明
图1为根据本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的PWM载波和输出电压的波形图；
图3为根据本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置的方框示意图。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的电机驱动系统和采样相电流相电压的同步计算方法、装置。
图1为本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，可包括以下步骤：
S1，采样电机的三相电流以获得电流采样值，并获取指令电压或采样电压以作为电压采样值。
在本发明的一个实施例中，可通过下桥臂两相采样、下桥臂三相采样、交流输出侧采样等电流硬件采样方式对电机的三相电流进行采样以获得电流采样值。
电压采样值可为指令电压，也可为通过硬件采样方式获得的电机采样电压。
S2，对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。
在本发明的一个实施例中，可采用方式(一)，即将相邻两个PWM载波周期的中间时刻作为电流采样时刻，并将电流采样时刻的前一时刻的电压和/或后一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理。
具体地，如图2所示，波形1为PWM载波的波形(图2中仅示出PWM载波两个周期的波形图)，波形2为按开关周期平均的输出电压的波形，波形3为实际输出电压的基波波形，t3时刻为相邻两个PWM载波周期的中间时刻(即电流采样时刻)，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间或者电流采样时刻至后一时刻的时间。
定义电流采样时刻的前一时刻的电压矢量(即前一PWM载波波峰对应的电压矢量)可通过以下公式表示：
其中，为电流采样时刻的前一时刻的电压矢量，V1,θ1分别为电压矢量的幅值和相位，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压。
定义电流采样时刻的后一时刻的电压矢量(即后一PWM载波波峰对应的电压矢量)可通过以下公式表示：
其中，为电流采样时刻的后一时刻的电压矢量，V2,θ2分别为电压矢量的幅值和相位，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压。
如果将电流采样时刻的前一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，则可根据以下公式得到电流采样时刻的电压矢量：
其中，为电流采样时刻的电压矢量，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，通过对公式(5)和公式(6)进行处理，可得到：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，从而可得到电流采样时刻对应的电压矢量，即电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将电流采样时刻的后一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，则可根据以下公式得到电流采样时刻的电压矢量：
其中，为电流采样时刻的电压矢量，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为电流采样时刻至后一时刻的时间(等于前一时刻至电流采样时刻的时间)，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，通过对公式(8)和公式(9)进行处理，可得到：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，从而可得到电流采样时刻对应的电压矢量，即电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将电流采样时刻的前一时刻的电压和后一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，则可根据以下公式得到电流采样时刻的电压矢量：
其中，为电流采样时刻的电压矢量，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间或电流采样时刻至后一时刻的时间，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，通过对公式(11)、式(6)和公式(9)进行处理可得到：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，从而可得到电流采样时刻对应的电压矢量，即电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
进一步地，当θΔ近似等于零时，可根据以下公式得到电流采样时刻对应的电压矢量：
以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
在本发明的一个实施例中，可采用方式(二)对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理，即将相邻两个PWM载波波峰之间的任意时刻作为基准同步时刻tx，并根据基准同步时刻对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理。
具体地，当采用方式(二)时，基准同步时刻tx之前tΔ1时刻的电气量可为(包括电压矢量和电流矢量)，所述基准同步时刻tx之后tΔ2时刻的电气量为(包括电压矢量和电流矢量)。其中，可通过以下公式表示电气量
其中，X1,θ1分别为电气量的幅值和相位，X1α和X1β分别为两相静止坐标系下tΔ1时刻的电气量。
可通过以下公式表示电气量
其中，X2,θ2分别为电气量的幅值和相位，X2α和X2β分别为两相静止坐标系下tΔ2时刻的电气量。
如果将tΔ1时刻的电气量同步换算至基准同步时刻tx，则该基准同步时刻tx处的电气量可根据以下公式得到：
其中，为基准同步时刻tx处的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，ωe为电角频率。通过对公式(19)和公式(20)进行处理，可得到：
即通过计算可将tΔ1时刻的电气量(包括tΔ1时刻的电压矢量和tΔ1时刻的电流矢量)同步换算至基准同步时刻tx处的电气量(包括基准同步时刻tx处的电压矢量和基准同步时刻tx处的电流矢量)，从而使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将tΔ2时刻的电气量同步换算至基准同步时刻tx，则基准同步时刻tx处的电气量可根据以下公式得到：
其中，为基准同步时刻tx处的电气量，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率。通过对公式(22)和公式(23)进行处理，可得到：
即通过计算可将tΔ2时刻的电气量(包括tΔ2时刻的电压矢量和tΔ2时刻的电流矢量)同步换算至基准同步时刻tx处的电气量(包括基准同步时刻tx处的电压矢量和基准同步时刻tx处的电流矢量)，从而使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将tΔ1时刻的电气量和tΔ2时刻的电气量同步换算至基准同步时刻tx，则基准同步时刻tx处的电气量可根据以下公式得到：
其中，为基准同步时刻tx处的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率。通过对公式(20)、公式(23)和公式(25)进行处理，可得到：
即通过计算可将tΔ1时刻的电气量(包括tΔ1时刻的电压矢量和tΔ1时刻的电流矢量)和tΔ2时刻的电气量(包括tΔ2时刻的电压矢量和tΔ2时刻的电流矢量)同步换算至基准同步时刻tx处的电气量(包括基准同步时刻tx处的电压矢量和基准同步时刻tx处的电流矢量)，从而使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出量的准确性，从而保障电机正常运行。
进一步地，当θΔ1和θΔ2均近似等于零时，可根据以下公式得到电流采样时刻对应的电压矢量：
以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
根据本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，采样电机的三相电流以获得电流采样值，并获取指令电压或采样电压以作为电压采样值，以及对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。由此，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
对应上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其中当该程序被处理器执行时，可实现本发明上述实施例提出的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行其存储的计算机程序，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
对应上述实施例，本发明还提出一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置。
如图3所示，本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，包括电流采样模块100、获取模块200和同步计算模块300。
其中，电流采样模块100可采样电机的三相电流以获得电流采样值；获取模块200用于获取指令电压或采样电压以作为电压采样值；同步计算模块300用于对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。
在本发明的一个实施例中，同步计算模块300可采用方式(一)对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理，即将相邻两个PWM载波周期的中间时刻作为电流采样时刻，并将电流采样时刻的前一时刻的电压和/或后一时刻的电压同步换算至电流采样时刻。
具体地，如图2所示，波形1为PWM载波的波形(图2中仅示出PWM载波两个周期的波形图)，波形2为按开关周期平均的输出电压的波形，波形3为实际输出电压的基波波形，t3为相邻两个PWM载波周期的中间时刻(即电流采样时刻)，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间或者电流采样时刻至后一时刻的时间。
定义电流采样时刻的前一时刻的电压矢量(即前一PWM载波波峰对应的电压矢量)可通过以下公式表示：
其中，为电流采样时刻的前一时刻的电压矢量，V1,θ1分别为电压矢量的幅值和相位，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压。
定义电流采样时刻的后一时刻的电压矢量(即后一PWM载波波峰对应的电压矢量)可通过以下公式表示：
其中，为电流采样时刻的后一时刻的电压矢量，V2,θ2分别为电压矢量的幅值和相位，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压。
如果将电流采样时刻的前一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，则同步计算模块300可根据以下公式得到电流采样时刻的电压矢量：
其中，为电流采样时刻的电压矢量，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，同步计算模块300通过对公式(5)和公式(6)进行处理，可得到：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，从而可得到电流采样时刻对应的电压矢量，即电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将电流采样时刻的后一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，则同步计算模块300可根据以下公式得到电流采样时刻的电压矢量：
其中，为电流采样时刻的电压矢量，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为电流采样时刻至后一时刻的时间(等于前一时刻至电流采样时刻的时间)，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，同步计算模块300通过对公式(8)和公式(9)进行处理，同可得到：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，从而可得到电流采样时刻对应的电压矢量，即电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将电流采样时刻的前一时刻的电压和后一时刻的电压同步换算至电流采样时刻，则同步计算模块300可根据以下公式得到电流采样时刻的电压矢量：
其中，为电流采样时刻的电压矢量，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间或电流采样时刻至后一时刻的时间，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，同步计算模块300通过对公式(11)、式(6)和公式(9)进行处理，可得到：
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，从而可得到电流采样时刻对应的电压矢量，即电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
进一步地，当θΔ近似等于零时，同步计算模块300可根据以下公式得到电流采样时刻对应的电压矢量：
以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
在本发明的一个实施例中，同步计算模块300可采用方式(二)对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理，即将相邻两个PWM载波波峰之间的任意时刻作为基准同步时刻tx，并根据基准同步时刻对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理。
具体地，当采用方式(二)时，基准同步时刻tx之前tΔ1时刻的电气量可为(包括电压矢量和电流矢量)，所述基准同步时刻tx之后tΔ2时刻的电气量为(包括电压矢量和电流矢量)。其中，可通过以下公式表示电气量
其中，X1,θ1分别为电气量的幅值和相位，X1α和X1β分别为两相静止坐标系下tΔ1时刻的电气量。
可通过以下公式表示电气量
其中，X2,θ2分别为电气量的幅值和相位，X2α和X2β分别为两相静止坐标系下tΔ2时刻的电气量。
如果将tΔ1时刻的电气量同步换算至基准同步时刻tx，则同步计算模块300可根据以下公式得到该基准同步时刻tx处的电气量：
其中，为基准同步时刻tx处的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，ωe为电角频率。同步计算模块300通过对公式(19)和公式(20)进行处理，可得到：
即通过计算可将tΔ1时刻的电气量(包括tΔ1时刻的电压矢量和tΔ1时刻的电流矢量)同步换算至基准同步时刻tx处的电气量(包括基准同步时刻tx处的电压矢量和基准同步时刻tx处的电流矢量)，从而使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将tΔ2时刻的电气量同步换算至基准同步时刻tx，则同步计算模块300可通过以下公式得到基准同步时刻tx处的电气量：
其中，为基准同步时刻tx处的电气量，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率。通过对公式(22)和公式(23)进行处理处理，可得到：
即通过计算可将tΔ2时刻的电气量(包括tΔ2时刻的电压矢量和tΔ2时刻的电流矢量)同步换算至基准同步时刻tx处的电气量(包括基准同步时刻tx处的电压矢量和基准同步时刻tx处的电流矢量)，从而使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
如果将tΔ1时刻的电气量和tΔ2时刻的电气量同步换算至基准同步时刻tx，则同步计算模块300可通过以下公式得到基准同步时刻tx处的电气量：
其中，为基准同步时刻tx处的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率。通过对公式(20)、公式(23)和公式(25)进行处理，可得到：
即通过计算可将tΔ1时刻的电气量(包括tΔ1时刻的电压矢量和tΔ1时刻的电流矢量)和tΔ2时刻的电气量(包括tΔ2时刻的电压矢量和tΔ2时刻的电流矢量)同步换算至基准同步时刻tx处的电气量(包括基准同步时刻tx处的电压矢量和基准同步时刻tx处的电流矢量)，从而使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
进一步地，当θΔ1和θΔ2均近似等于零时，同步计算模块300可根据以下公式得到基准同步时刻tx处的电气量：
以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步，由此，可保证磁链观测器输出角度的准确性，从而保障电机正常运行。
根据本发明实施例的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，电流采样模块采样电机的三相电流以获得电流采样值，获取模块获取指令电压或采样电压以作为电压采样值，同步计算模块对电流采样值和电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。由此，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
对应上述实施例，本发明还提出一种电机驱动系统。
本发明实施例的电机驱动系统，包括本发明上述实施例提出的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，其具体的实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再赘述。
根据本发明实施例的电机驱动系统，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
采样电机的三相电流以获得电流采样值，并获取指令电压或采样电压以作为电压采样值；
对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。
2.如权利要求1所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，采用以下任一方式对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理：
(一)将相邻两个PWM载波周期的中间时刻作为所述电流采样时刻，并将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和/或后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻；
(二)将相邻两个PWM载波波峰之间的任意时刻作为基准同步时刻，并根据所述基准同步时刻对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理。
3.如权利要求2所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，所述电流采样时刻的前一时刻的电压为前一PWM载波波峰对应的电压，所述电流采样时刻的后一时刻的电压为后一PWM载波波峰对应的电压。
4.如权利要求3所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，当采用方式(一)时，其中，
如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，则根据以下公式对所述前一时刻的电压进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间；
如果将所述电流采样时刻的后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，则根据以下公式对所述后一时刻的电压进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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</mtr>
</mtable>
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<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为电流采样时刻至后一时刻的时间；
如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，则根据以下公式对所述前一时刻的电压和后一时刻的电压进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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<mo>,</mo>
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5.如权利要求2或3所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，当采用方式(二)时，所述基准同步时刻tx之前tΔ1时刻的电气量为所述基准同步时刻tx之后tΔ2时刻的电气量为其中，
如果将所述tΔ1时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，则根据以下公式进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X1α和X1β分别为两相静止坐标系下tΔ1时刻的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，ωe为电角频率；
如果将所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，则根据以下公式进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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<mo>,</mo>
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其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X2α和X2β分别为两相静止坐标系下tΔ2时刻的电气量，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率；
如果将所述tΔ1时刻的电气量和所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，则根据以下公式进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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6.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算方法。
7.一种电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，包括：
电流采样模块，采样电机的三相电流以获得电流采样值；
获取模块，用于获取指令电压或采样电压以作为电压采样值；
同步计算模块，用于对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理以获得电流采样时刻的基波电压，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量保持同步。
8.如权利要求7所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，所述同步计算模块采用以下任一方式对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理：
(一)将相邻两个PWM载波周期的中间时刻作为所述电流采样时刻，并将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和/或后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻；
(二)将相邻两个PWM载波波峰之间的任意时刻作为基准同步时刻，并根据所述基准同步时刻对所述电流采样值和所述电压采样值进行同步换算处理。
9.如权利要求8所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，所述电流采样时刻的前一时刻的电压为前一PWM载波波峰对应的电压，所述电流采样时刻的后一时刻的电压为后一PWM载波波峰对应的电压。
10.如权利要求9所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，当采用方式(一)时，其中，
如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，所述同步计算模块则根据以下公式对所述前一时刻的电压进行同步换算：
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</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V1α和V1β分别为两相静止坐标系下前一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为前一时刻至电流采样时刻的时间；
如果将所述电流采样时刻的后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，所述同步计算模块则根据以下公式对所述后一时刻的电压进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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</mtr>
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<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Vxα和Vxβ分别为两相静止坐标系下电流采样时刻对应的电压，V2α和V2β分别为两相静止坐标系下后一时刻对应的电压，θΔ＝ωetΔ，ωe为电角频率，tΔ为电流采样时刻至后一时刻的时间；
如果将所述电流采样时刻的前一时刻的电压和后一时刻的电压同步换算至所述电流采样时刻，所述同步计算模块则根据以下公式对所述前一时刻的电压和后一时刻的电压进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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11.如权利要求8或9所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，当采用方式(二)时，所述基准同步时刻tx之前tΔ1时刻的电气量为所述基准同步时刻tx之后tΔ2时刻的电气量为其中，
如果将所述tΔ1时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，所述同步计算模块则根据以下公式进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X1α和X1β分别为两相静止坐标系下tΔ1时刻的电气量，θΔ1＝ωetΔ1，ωe为电角频率；
如果将所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，所述同步计算模块则根据以下公式进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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其中，Xxα和Xxβ分别为两相静止坐标系下基准同步时刻对应的电气量，X2α和X2β分别为两相静止坐标系下tΔ2时刻的电气量，θΔ2＝ωetΔ2，ωe为电角频率；
如果将所述tΔ1时刻的电气量和所述tΔ2时刻的电气量同步换算至所述基准同步时刻tx，所述同步计算模块则根据以下公式进行同步换算：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
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12.一种电机驱动系统，其特征在于，包括如权利要求7-11中任一项所述的电机驱动器采样相电流与相电压的同步计算装置。
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