CN109188046A - 单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及可读存储介质 - Google Patents

单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明属于电机采样技术领域，提供一种单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及计算机可读存储介质；在所述单电阻电机电流采样方法中，当电机驱动电路的时间采样区域连续多次处于电机的非观测区时，才会对电机驱动电路的PWM脉冲进行一次移相或者补偿操作；而在多次电流采样过程中，电机驱动电路的时间采样区域并未连续多次处于电机的非观测区或者电机驱动电路的时间采样区域处于观测区，此时并不需要对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿；因此本发明极大地减少了对于PWM脉冲进行移相或者补偿的使用次数，解决了传统技术中电机驱动电路中脉冲电流会出现严重的不对称性，导致电机驱动电路存在较大的谐波损耗的问题。

Description

单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及可读存储介质
技术领域
本发明属于电机采样技术领域，尤其涉及一种单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及计算机可读存储介质。
背景技术
在电机运行过程中，通过对于电机驱动电路的相电流可实时监控电机的运行状态，以维持电机的正常运行过程；在传统技术中，通常采用单电阻来实现对于电机驱动电路的相电流采样，其主要方法为：当电机驱动电路的相电流处于调制区的非观测区或者基矢量附近的非观测区时，通过改变电机驱动电路所接入的脉冲电流，即对脉冲电流进行波形移相等处理方式，调节电机的运行状态，进而检测电机驱动电路的相电流。
然而在传统的单电阻采样方法中，若要对电机驱动电路的相电流进行检测时，则必须对电机驱动电路的脉冲电流进行波形移相来处理电机的非观测区；当电机驱动电路的脉冲电流进行波形移相时，所述脉冲电流的相位会呈现严重的不对称性，电机的输入电源中会出现较为严重的谐波，电机驱动电路会产生较大的谐波损耗，进而导致电机在空载高速运行时噪声明显，损害电机的运行安全。
发明内容
本发明提供一种单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及计算机可读存储介质，旨在解决传统技术中通过单电阻对电机驱动电路的相电流进行采样时，电机驱动电路的脉冲电流会出现严重的不对称性，进而导致电机驱动电路会产生较大的谐波损耗，以及电机在空载高速运行时存在极大噪声的问题。
本发明第一方面提供一种单电阻电机电流采样方法，包括：
步骤S200：设定最大估算次数、当前估算次数以及估算标志位；
步骤S201：计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间；
步骤S202：根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样区域；
步骤S203：判断所述时间采样区域是否位于电机的非观测区，若所述时间采样区域位于所述电机的非观测区，则执行步骤S204，若所述时间采样区域没有位于所述电机的非观测区，则执行步骤S205；
步骤S204：若所述当前估算次数与所述最大估算次数满足以下条件，则执行步骤S206，若所述当前估算次数与所述最大估算次数不满足以下条件，则执行步骤S207，其中所述条件为：
n<N，
在上式中，所述n为所述当前估算次数，所述N为所述最大估算次数；
步骤S205：根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样点，并且将所述当前估算次数清零，将所述估算标志位清零；
步骤S206：根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样点，并且将所述估算标志位设置为1，所述当前估算次数自增1；
步骤S207：对所述电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿，重新计算所述电机驱动电路的所述非零电流矢量的时间，根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样点，并且将所述当前估算次数清零，将所述估算标志位清零；
步骤S208：根据所述电机驱动电路的时间采样点和所述估算标志位，对所述电机驱动电路进行ADC采样得到所述电机驱动电路的三相电流。
本发明第二方面提供一种电机驱动电路，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述单电阻电机电流采样方法的步骤。
本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述单电阻电机电流采样方法的步骤。
当通过单电阻对电机驱动电路的相电流进行连续采样时，根据电机驱动电路的非零电流矢量的时间计算得出时间采样区域，判断时间采样区域是否处于电机的非观测区，若电机驱动电路的时间采样区域连续N次处于电机非观测区，则当通过单电阻对电机驱动电路的相电流进行第N+1次采样时，此时电机驱动电路的时间采样区域仍然处于非观测区，那么在第N+1次电流采样过程中需要对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿，并重新计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间，根据重新计算得到的非零电流矢量的时间计算电机驱动电路的时间采样点；相反，若时间采样区域连续M次处于非观测区，并且M<N，那么直接根据非零电流矢量的时间计算得到电机驱动电路的时间采样点，其中M和N为正整数；因此在上述单电阻电机电流采样方法中，在对电机驱动电路进行多次采样过程中，只有当电机驱动电流的电流矢量连续N次处于电机的非观测区时，此时才对电机驱动电路的PWM脉冲进行一次移相或者补偿操作，在其余电流采样过程中，并不会对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿操作；从而本发明中单电阻电机电流采样方法极大地降低对于电机驱动电路中PWM脉冲的移相或者补偿操作的使用次数，尽量避免了PWM脉冲的波形出现不对称的问题，不但提高了单电阻采样所得到的相电流精度，而且显著地降低了电机驱动电路中的谐波损耗以及电机在高速空载运行中的噪声；有效地解决了传统技术中电机驱动电路的脉冲电流会出现严重的不对称性，进而导致电机驱动电路会产生较大谐波损耗的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电机驱动电路的电路结构图；
图2是本发明实施例提供的一种单电阻电机电流采样方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的一种对电机驱动电路进行ADC采样得到电机驱动电路的三相电流的实现流程图；
图4是本发明实施例提供的一种当估算标志位为0时，获取电机驱动电路的三相电流的实现流程图；
图5是本发明实施例提供的一种当估算标志位为1时，获取电机驱动电路的三相电流的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的另一种对电机驱动电路进行ADC采样得到电机驱动电路的三相电流的实现流程图；
图7是本发明实施例提供的另一种当估算标志位为1时，获取电机驱动电路的三相电流的实现流程图；
图8是本发明实施例提供的一种电机驱动电路的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在电机驱动电路中，通过单电阻对电机驱动电路的相电流进行采样是本领域中极为有效和简便的方法，由于电机驱动电路具有不同的电路结构形式，单电阻采样方法可适用于不同类型的电机驱动电路中；以图1为例，图1示出了本发明实施例提供的电机驱动电路10的电路结构示意图，电机驱动电路10包括：电源Vcc、驱动电路201以及采样电阻R，其中电源Vcc输出电源，驱动电路201根据PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲控制运行的运转情况，其中，PWM脉冲作为驱动电路201的驱动信号；具体的，如图1所示，驱动电路201包括多相桥臂，每一相桥臂包括多个功率开关管；可选的，所述的功率开关管为MOS管或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)；在每一相桥臂中功率开关管的控制极接入PWM脉冲，若改变PWM脉冲的相位，那么通过PWM脉冲即可控制功率开关管导通或者关断，进而使驱动电路201中形成不同的电流回路，改变电机M的输入电源，以控制电机M的运行状态；需要说明的是，本发明中的驱动电路并非仅仅局限于图1中所示出的驱动电路201的电路结构，本发明实施例中电机驱动电路10还可包括：H桥驱动电路和半桥驱动电路等。
采样电阻R连接在电源Vcc和驱动电路201之间，在电机M运转过程中，采样电阻R上的运行电流即为电源Vcc输出的电流；因此通过采样电阻R即可实现对于电机驱动电路10的相电流进行精确采样并检测，以完成对于电机驱动电路10的电流采样过程。
其中，图1中所示出电机驱动电路10的电路结构作为本发明中单电阻电机电流采样方法的应用框架；当然，由于图1中的电机驱动电路10仅仅为一实施例而已，并非构成对本发明中单电阻电机电流采样方法的技术限定；即本发明中的单电阻电机电流采样方法并非仅仅局限应用在图1中所示出的电机驱动电路，若本领域技术人员在图1中电机驱动电路10的电路结构基础上进行改进、变形或者扩展等操作，本发明中的单电阻电机电流采样方法仍然可适用于上述不同类型的电机驱动电路中；因此，尽管本技术领域中存在多种类型的电机驱动电路，本发明中的单电阻电机电流采样方法可适用于本领域中不同类型的电机驱动电路中。
图2示出了本发明实施例提供的电机驱动电路的单电阻电机电流采样方法单电阻电机电流采样方法20的实现流程，通过本发明实施例中的单电阻电机电流采样方法可对电机驱动电路的三相电流进行精确采样，其中所述电机驱动电路的电路结构及其工作原理可参照上述图1的实施例，此处将不再赘述；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，如图2所示，该单电阻电机电流采样方法20包括：
步骤S200：设定最大估算次数N，当前估算次数n以及估算标志位flag；其中N为提前设定的正整数，比如N＝10或者20，n大于或者等于0的任意整数，在该单电阻电机电流采样方法20中，当前估算次数n被初始化为0，估算标志位flag包含在对于电机驱动电路进行电流采样过程中的相电流校正信息，可选的，估算标志位flag被初始化为0；因此，上述步骤S200为参数初始化阶段，通过步骤200即可设定单电阻电机电流采样方法20中的各个参数，从而通过单电阻能够对电机驱动电路进行正常的相电流采样操作。
当通过对于单电阻电机电流采样方法20中各个参数进行初始化操作后，下面对电机驱动电路循环采样，主要包括依次循环执行以下步骤S201～步骤S208，具体为：
步骤S201：计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间；其中结合图1中所示出的电路结构图，当各个功率开关管的控制极接入PWM脉冲，而电流矢量是用于反映PWM脉冲复空间的关系，描述的是PWM脉冲中三相瞬时电流的合成作用；其中非零电流矢量的时间是指PWM脉冲的电流矢量的相位保持恒定的时间；因此在步骤S201中，通过非零电流矢量的时间能够衡量电机驱动电路的导通与关断情况。
步骤S202：根据非零电流矢量的时间计算电机驱动电路的时间采样区域；当得到非零电流矢量的时间后，通过非零电流矢量即可估算出电机驱动电路相电流的最佳采样时间范围，即时间采样区域；在该时间采样区域内对电机驱动电路进行电流采样时，能够获得最真实、有效的相电流；比如，在步骤S201中，计算得到的两个非零电流矢量的时间为：t1和t2，则在t1时间内选取第一个时间点A，在t2时间内选取第二个时间点B，则在第一时间点A和第二时间点B之间形成所述时间采样区域，该时间采样区域能够保证对电机驱动电路得到最有效的采样结果。
步骤S203：判断时间采样区域是否位于电机的非观测区，若时间采样区域位于电机的非观测区，则执行步骤S204，若时间采样区域没有位于所述电机的非观测区，则执行步骤S205；由于通过时间采样区域即可判断电机驱动电路是否处于最佳的采样时间；因此在步骤S203中，根据电机驱动电路的时间采样区域是否处于电机的非观测区，分别电机的相电流进行不同的处理以得到更加精确的采样结果。
步骤S204：若当前估算次数n与最大估算次数N满足以下条件，则执行步骤S206，若当前估算次数n与最大估算次数N不满足以下条件，则执行步骤S207，其中所述条件为：
n<N (1)
在上式(1)中，所述n为所述当前估算次数，所述N为所述最大估算次数；具体的，在对电机驱动电路进行多次电流采样过程中，通过上述(1)即可判断出电机驱动电路的时间采样区域是否持续处于电机的非观测区；若不满足上式(1)的条件，则在单电阻电机电流采样方法20中，电机驱动电路的时间采样区域持续处于电机的非观测区，此时需要对电机驱动电路进行重新采样；反之若满足上式(1)的条件，则此时可继续对电机驱动电路的非零电流矢量的时间进行运算处理。
步骤S205：根据非零电流矢量的时间计算电机驱动电路的时间采样点，并且将当前估算次数清零，将估算标志位清零；具体的，若电机驱动电路的时间采样区域没有位于电机的非观测区，则说明此时的时间采样区域为电机驱动电路的最佳采样时间范围，因此可通过非零点矢量时间直接计算得到电机驱动电路的时间采样点，通过该时间采样点即可对电机驱动电路的相电流进行精确地采样；同时将当前估算次数清零，n＝0，在此后的电流采样过程中，则需要重新计算当前估算次数的累积数量，并且将估算标志位清零，即flag＝0，在此次电流采样过程中可直接得到电机驱动电路的相电流。
步骤S206：根据非零电流矢量的时间计算电机驱动电路的时间采样点，并且将估算标志位设置为1，当前估算次数自增1；具体的，虽然电机驱动电路的时间采样区域位于非观测区，但是在多次电流采样过程中，时间采样区域持续位于非观测区的次数并未达到最大估算次数，此时，仍然可以通过非零电流矢量来计算电机驱动电流的时间采样点，但是需要将当前估算次数自增1，即n＝n+1，以记录时间采样区域持续位于电机非观测区的次数；并且将估算标志位设置为1，此时由于电机驱动电路的时间采样区域位于非观测区，需要对采样得到的相电流进行校正等操作，以提高本发明实施例中单电阻电机电流采样方法20的电流采样精度。
步骤S207：对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿，重新计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间，根据非零电流矢量的时间计算电机驱动电路的时间采样点，并且将当前估算次数清零，将估算标志位清零；需要说明的是，结合图1中电机驱动电路的电路结构图，通过PWM脉冲的相位即可使电流驱动电路形成不同的电流回路，因此当对PWM脉冲进行移相或者补偿时，则会改变PWM脉冲的电压幅值和脉冲宽度，那么电机驱动电路的非零电流矢量的时间也会发生相应的变化；其中所述移相和所述补偿都是本技术领域中已有信号处理方法，本领域技术人员也可采用传统技术中PWM逆变器来实现移相和补偿操作。
在上述步骤S207，由于在对于电机驱动电路进行多次采样过程中，电机驱动电路的时间采样区域已经连续N次位于电机的非观测区，此时则说明：步骤S202中所得到的时间采样区域并非是相电流的最佳采样时间范围；因此，通过对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿后，PWM脉冲的相位已经发生不规则变化，重新计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间，此时重新计算得到的非零电流矢量的时间能够反应出电机驱动电路相电流的最佳采样时间范围；进一步地，根据该重新计算得到的非零电流矢量的时间即可计算出电机驱动电路的时间采样点，以实现对于电机驱动电路的相电流的精确采样，避免了采样结果出现较大的误差；并且将当前估算次数清零，将估算标志位清零，则n＝0，flag＝0，在此后的电阻采样过程中需要重新计算当前估算次数的累积数量。
因此，在步骤S207中，由于电机驱动电路的时间采样区域连续多次处于电机的非观测区，此时需要对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿，以改变电压驱动电路的非零电流矢量，虽然移相或者补偿操作会导致PWM脉冲的波形处于不对称的情形，但是根据重新计算后的非零电流矢量的时间能够重新计算出电机驱动电路的时间采样点，通过该时间采样点可对电机驱动电路在最佳的时间范围内进行采样，以提高相电流的采样精度。
步骤S208：根据电机驱动电路的时间采样点和估算标志位，对电机驱动电路进行ADC(Analog to Digital Converter，模数转换器)采样得到电机驱动电路的三相电流；需要说明的是，所述ADC采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，以实现对于相电流的数字化处理；可选的，本领域技术可采用传统技术中STM32单片机来实现本发明实施例中的ADC采样；根据估算标志位对电机驱动电路的采样电流进行区分计算处理，根据时间采样点对电机驱动电路进行ADC采样后即可精确地得到电机驱动电路的三相电流。
需要说明的是，在上述步骤S205、步骤S206以及步骤S207，电机驱动电路的时间采样点的计算公式为本领域中现有的，比如本领域技术人员可选用传统技术中电机控制算法对非零电流矢量的时间进行处理的得到时间采样点；因此本领域技术人员可在传统的计算公式中根据实际情况进行选用任意一种，以计算得到本发明实施例中的时间采样点，此处不做限定。
根据图2中所示出的单电阻电机电流采样方法10的实现流程，在对电机驱动电路进行多次采样过程中，步骤S201至步骤S208共同形成本发明实施例中一次单电阻电机电流采样流程，本发明实施例中单电阻电机电流采样方法10包括多次循环执行步骤S201～步骤S208；具体的，当在步骤S208中，通过对电机驱动电路进行ADC采样得到电机驱动电路的三相电流后，该单电阻电机电流采样方法10再次返回到步骤S201，以执行下一次电机电流采样流程，如此反复；因此在本发明实施例中单电阻电机电流采样方法10能够实现对于电机驱动电路的多次相电流采样。
在本发明实施例中，根据非零电流矢量的时间计算出电机驱动电路的时间采样区域；若电机驱动电路的时间采样区域连续N次位于电机的非观测区，此时需要对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿，以改变电机驱动电路的非零电流矢量的时间，重新确定对于电机驱动电路的最佳采样时间范围，从而提高采样结果的精确度，并且将当前估算次数清零，估算标志位清零；若电机驱动电路的时间采样区域并未连续N次处于电机的非观测区，此种情况下就无须对PWM脉冲进行移相或者补偿操作，可直接根据非零电流矢量直接计算出电机驱动电路的时间采样点，以实现对于电机驱动电路三相电流的精确采样；因此在本发明实施例所提供的多次单电阻电机电流采样流程中，只有当电机驱动电路的时间采样区域连续多次位于电机的非观测区时，才对PWM脉冲进行一次移相或者补偿，极大地降低了本发明实施例中移相或者补偿的使用频率；因此，本发明实施例所提供的单电阻电机电流采样方法10不但提高对于电机驱动电路的相电流采样精度，而且减少由于移相或者补偿对PWM脉冲所造成的不对称影响程度，降低电机驱动电路中的谐波损耗；有效地解决了传统技术中电机驱动电路的脉冲电流会出现严重的不对称性，进而导致电机在空载高速转动时会产生较大的噪声以及较大谐波损耗的问题。
作为一种可选的实施方式，在步骤S201中，具体包括：
以空间矢量脉宽调制方式向电机驱动电路输出驱动电机驱动电路运转的PWM脉冲，则通过PWM脉冲可控制电机运转，根据PWM脉冲计算非零电流矢量的时间；在本发明实施例中，通过空间矢量脉宽调制可生成PWM脉冲，需要说明的是，根据传统技术的空间矢量脉宽调制方法，基于三相对称的正弦波来驱动三相逆变器在不同的开关模式下进行切换，从而输出PWM脉冲；通过空间矢量脉宽调制可实时调整PWM脉冲的相位和幅值，当电机驱动电路接入不同类型的PWM脉冲以控制电机运转的过程中，此时本发明实施例中的单电阻电机电流采样方法10需要根据PWM脉冲计算非零电流矢量，以确定最佳采样时间区域。
作为一种具体的实施方式，图3示出了本发明实施例提供的步骤S208的具体实现流程，如图3所示，步骤S208包括：
步骤S301：根据时间采样点对电机驱动电路进行ADC采样得到两相采样电流；如上所述，由于通过时间采样点可得到电机驱动电路的最佳采样时间范围；因此，在步骤S301中，根据时间采样点对电机驱动电路进行ADC采样可减少采样的误差，保证了通过ADC采样得到的两相采样电流的精确度。
步骤S302：若估算标志位为0，即flag＝0，则执行步骤S303，若估算标志位为1，即flag＝1，则执行步骤S304；当估算标志位取不同值(0或者1)时，对于电机驱动电路进行采样得到两相采样电流的精度也不相同，则需要对两相采样电流进行不同的信号处理。
步骤S303：根据两相采样电流得到三相电流；当估算标志位为0时，根据电机驱动电路中各相电流之间的矢量关系，可直接根据两相采样电流精确地得到三相采样电流。
步骤S304：根据时间采样点和预先获取的参考相电流计算得到电机驱动电路的两相估算电流，根据两相估算电流和两相采样电流得到三相电流；若估算标志位为1，由于此时电机驱动电路的时间采样区域位于电机的非观测区，并且并未对电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿；为了避免通过单电阻采样所得到的采样结果产生较大的误差，则根据时间采样点和预先获取的参考相电流计算得到电机驱动电路的两相估算电流，其中预先获取的参考相电流是指先前采样过程中所获取的相电流或者预先存储的相电流，通过预先获取的参考相电流和时间采样点来综合计算得出电机驱动电路的三相电流，以提高三相电流的采样精度。
因此在图3中所示出的步骤S208的具体流程，根据时间采样点对电机驱动电路进行ADC采样得到两相采样电流，当估算标志位取不同值(0或者1)时，分别对两相采样电流进行不同信号处理方式，从而提高对于电机驱动电路三相电流的采样精度。
作为一种具体的实施方式，图4示出了本发明实施例提供的步骤S303的具体实现流程，如图4所示，步骤S303包括：
步骤S401：对两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流；其中所述相序检测是用于确定两相采样电流的相序和两相采样电流的电压极性；所述偏置校正用于减少采样电流的波动误差，提高采样电流的稳定；所述增益校正用于使中间电流与采样电流之间能够具有一定的线性比例关系，以减少中间电流的幅值误差；因此在步骤S401中，对于两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正，能够有效地减少相电流采样过程中所产生的系统误差。
步骤S402：对所述两相中间电流进行坐标变换得到两相电流；具体的，所述坐标变换是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统，在两个不同的坐标系统之间建立参数之间的一一对照关系；在步骤S402中，通过坐标矩阵来实现两相中间电流和两相电流之间的坐标变换，例如：
在上式(2)中，ID和IE为两相电流，IF和IG为两相中间电流，为坐标矩阵，因此通过上式(2)所列出的坐标变换公式，可实现两相中间电流和两相电流之间的坐标变换。
步骤S403：根据两相电流计算得到三相电流，其中三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0 (3)
其中，在上式(3)中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流；当经过步骤S402得到两相电流后，根据电机驱动电路的三相电流之和等于零的特点，即上式(3)，从而可计算得到电机驱动电路的三相电流。
根据图4中所示出的步骤S303的具体流程图，在对电机驱动电路的相电流进行电流采样过程中，当估算标志位为0时，对电机驱动电路进行ADC采样得到两相采样电流，依次对两相采样电流进行相序检测、偏置校正以及增益校正后得到两相中间电流，以降低在电机驱动电流的相电流在采样过程中的误差，进一步地，根据两相中间电流即可得到直接得到电机驱动电路的三相电流，操作简便，所得到采样结果具有较高的精度。
作为一种具体的实施方式，图5示出了本发明实施例提供的步骤S304的具体实现流程，如图5所示，步骤S304包括：
步骤S501：对两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流。
步骤S502：根据时间采样点和参考相电流计算得到电机驱动电路的两相估算电流。
步骤S503：根据两相中间电流对两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流。
步骤S504：对两相校正电流进行坐标变换得到两相电流。
步骤S505：根据两相电流计算得到三相电流，其中三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0 (4)
其中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流。
参照与图4中各个步骤的实施例，在图5所示出步骤S304的具体实现方式中，由于此时估算标志位为1，则电机驱动电路的时间采样区域处于电机的非观测区，并且在步骤S206中，也没有重新计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间，那么步骤S206中所得到时间采样点会偏离最佳采样时间范围，ADC采样所得到的两相采样电流会存在一定的误差；因此根据本发明实施例，在步骤S502和步骤S503中，通过时间采样电和预先获取的参考相电流计算得到两相估算电流，此处的预先获取的参考相电流能够降低两相中间电流由于采样时间而引起的误差幅值，进一步地，通过两相中间电流对两相估算电流进行电流校正，从而弥补上述由于时间采样点偏离最佳采样时间范围所引起的采样结果误差，使两相校正电流能够最真实地反映电机驱动电路相电流的大小，提高电机驱动电路的三相电流的采样精度。
需要说明的是，在上述步骤S502和步骤S503中，所述两相估算电流的计算方法和所述两相估算电流的电流校正方法都是本技术领域中现有的；比如，在步骤S502中，根据时间采样点直接得到采样电流，然后根据该采样电流和预先获取的参考相电流的平均值得到两相估算电流；在步骤S503中，根据两相中间电流绘制出电流校正曲线，通过该电流校正曲线来实现对于两相估算电流的电流校正，以减少校正电流的采样误差。
作为一种可选的实施方式，图6示出了本发明实施例提供的步骤S208的另一种实现流程，如图6所示，步骤S208包括：
步骤S601：根据时间采样点对电机驱动电路进行ADC采样得到两相采样电流。
步骤S602：若估算标志位为0，则执行步骤S603，若估算标志位为1，则依次执行步骤S604至步骤S608。
步骤S603：根据两相采样电流得到三相电流。
步骤S604：对两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流。
步骤S605：对电机转子的DQ轴电流进行低通滤波后获取电机转子的角度。
步骤S606：对电机转子的角度进行变换得到两相估算电流。
步骤S607：根据两相中间电流对两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流。
步骤S608：对两相校正电流进行坐标变换得到两相电流。
步骤S609：根据两相电流计算得到三相电流，其中三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0 (5)
其中，IA、IB以及IC分别为电机驱动电路的三相电流；具体的，参照上述图3-图5的实施例，相比于图3-图5中所示出步骤S208的具体实施方式，图6所示出步骤S208具体流程的区别在于：当估算标志位为1时，本发明实施例中的单电阻电机电流采样方法10通过步骤S604至步骤S606实现对两相估算电流的电流校正操作，其中在步骤S605中，对电机转子的DQ轴电流进行低通滤波后可获取电子转子的角度，所述DQ轴为电机转子的直轴和交轴，电机转子的DQ轴电流是指电机转子上感应磁场上的等效直轴电流和等效交轴电流；当对DQ轴电流进行低通滤波后，通过传统技术中现有的计算公式即可得出电机转子的角度；在步骤S606中，通过对电机转子的角度进行变换得到两相估算电流，通过两相中间电流对两相估算电流进行校正，即可抵消此次电流采样过程中由于电机驱动电路的时间采样点与最佳时间采样范围存在偏差所导致采样结果误差；进而提高电机驱动电路的三相电流的采样精度。
作为一种具体的实施方式，步骤S606包括：对电机转子的角度进行反PARK变换和反CLARKE变换得到所述两相估算电流；其中反PARK变换和反CLARKE变换都为电机运行参数分析计算过程中的基本公式，具体如下：
其中反PARK变换的计算公式为：
在上式中，θ为电机转子的角度，id、iq为电机转子的DQ轴电流，iα、iβ为电机转子在αβ坐标系下的电流；其中反CLARKE变换的计算公式为：
其中，ia、ib为两相估算电流；因此在本发明实施例中，通过反PARK变换和反CLARKE变换即可准确地得出电机驱动电路的两相估算电流，操作过程简单，快捷地实现了电机转子的角度与两相估算电流之间的实时转换。
作为一种可选的实施方式，图7示出了本发明实施例提供的步骤S304的另一种实现流程，如图7所示，步骤S304包括：
步骤S801：对两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流。
步骤S802：根据时间采样点和预先获取的参考相电流计算得到电机驱动电路的两相估算电流。
步骤S803：计算两相中间电流和两相估算电流的偏差值。
步骤S804：根据估算偏差对两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流，其中估算偏差为偏差值的一半。
步骤S805：对两相校正电流进行坐标变换得到两相电流；
步骤S806：根据两相电流计算得到三相电流，其中三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0 (8)
其中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流。
参照图5的实施例，相比于图5所示出步骤S304的具体实现流程，图7中所示出的步骤S304的区别点在于：步骤S803中，计算两相中间电流和两相估算电流的偏差值，其中所述偏差值的计算公式如下所示：
在上式(9)中，为偏差值，I1为电机驱动电路的中间电流，I2为电机驱动电路的估算电流，通过该偏差值可得出：电机驱动电路在实际的采样时间下所得到的两相中间电流和电机驱动电路在理论的最佳采样时间范围所得到的两相估算电流，这两者之间的差值；若该偏差值越大，则说明在此次电流采样过程中电机的实际采样时间点与最佳采样时间点之间的偏差越大，采样结果不可信的程度更高；进一步地，在步骤S804中，根据估算偏差对两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流，其中所述估算偏差的计算公式为：
在上式(10)中，为估算偏差，结合式(9)和式(10)，通过估算偏差对两相估算电流进行电流校正可尽量减少采样结果误差，其中该采样结果误差是由于时间采样区域位于非观测区对于电机驱动电路进行ADC采样所产生，进而提高了两相校正电流的准确度；因此在本发明实施例中，通过步骤S803和步骤S804对两相估算电流进行电流校正即可减少由于在电机的非观测区进行电流采样所导致的采样误差，从而极大地提高电机驱动电路的三相电流的采样精度，使采样结果具有极高的可信度。
图8示出了本发明实施例提供的电机驱动电路的电机驱动电路90的结构示意，如图8所示，该实施例的电机驱动电路90包括：处理器901、存储器902以及存储在所述存储器902中并可在所述处理器901上运行的计算机程序903。所述处理器901执行所述计算机程序903时实现上述各个电机驱动电路的单电阻电机电流采样方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤200至208。
示例性的，所述计算机程序903可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器902中，并由所述处理器901执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序903在所述电机驱动电路90中的执行过程。例如，所述计算机程序903可以被分割成同步模块、汇总模块、获取模块、返回模块等。
所述电机驱动电路90可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电机驱动电路90可包括，但不仅限于，处理器901、存储器902。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是电机驱动电路90的示例，并不构成对电机驱动电路90的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电机驱动电路90还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器901可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器902可以是所述电机驱动电路90的内部存储单元，例如电机驱动电路90的硬盘或内存。所述存储器902也可以是所述电机驱动电路90的外部存储设备，例如所述电机驱动电路90上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器902还可以既包括所述电机驱动电路90的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器902用于存储所述计算机程序以及所述电机驱动电路90所需的其他程序和数据。所述存储器902还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
其中，本发明中的单电阻电机电流采样方法10能够以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或者使用，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例单电阻电机电流采样方法10中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个单电阻电机电流采样方法10实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
在本文中，诸如多种和多次之类的均指大于1的数量。

Claims (10)

1.一种单电阻电机电流采样方法，其特征在于，包括：
步骤S200：设定最大估算次数、当前估算次数以及估算标志位；
步骤S201：计算电机驱动电路的非零电流矢量的时间；
步骤S202：根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样区域；
步骤S203：判断所述时间采样区域是否位于电机的非观测区，若所述时间采样区域位于所述电机的非观测区，则执行步骤S204，若所述时间采样区域没有位于所述电机的非观测区，则执行步骤S205；
步骤S204：若所述当前估算次数与所述最大估算次数满足以下条件，则执行步骤S206，若所述当前估算次数与所述最大估算次数不满足以下条件，则执行步骤S207，其中所述条件为：
n<N，
在上式中，所述n为所述当前估算次数，所述N为所述最大估算次数；
步骤S205：根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样点，并且将所述当前估算次数清零，将所述估算标志位清零；
步骤S206：根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样点，并且将所述估算标志位设置为1，所述当前估算次数自增1；
步骤S207：对所述电机驱动电路的PWM脉冲进行移相或者补偿，重新计算所述电机驱动电路的所述非零电流矢量的时间，根据所述非零电流矢量的时间计算所述电机驱动电路的时间采样点，并且将所述当前估算次数清零，将所述估算标志位清零；
步骤S208：根据所述电机驱动电路的时间采样点和所述估算标志位，对所述电机驱动电路进行ADC采样得到所述电机驱动电路的三相电流。
2.根据权利要求1所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S201具体为：
以空间矢量脉宽调制方式向所述电机驱动电路输出驱动所述电机运转的所述PWM脉冲，根据所述PWM脉冲计算所述非零电流矢量的时间。
3.根据权利要求1所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S208包括：
步骤S301：根据所述时间采样点对所述电机驱动电路进行ADC采样得到两相采样电流；
步骤S302：若所述估算标志位为0，则执行步骤S303，若所述估算标志位为1，则执行步骤S304；
步骤S303：根据所述两相采样电流得到所述三相电流；
步骤S304：根据所述时间采样点和预先获取的参考相电流计算得到所述电机驱动电路的两相估算电流，根据所述两相估算电流和所述两相采样电流得到所述三相电流。
4.根据权利要求3所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S303包括：
步骤S401：对所述两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流；
步骤S402：对所述两相中间电流进行坐标变换得到两相电流；
步骤S403：根据所述两相电流计算得到所述三相电流，其中所述三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0，
其中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流。
5.根据权利要求3所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S304包括：
步骤S501：对所述两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流；
步骤S502：根据所述时间采样点和所述参考相电流计算得到所述电机驱动电路的所述两相估算电流；
步骤S503：根据所述两相中间电流对所述两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流；
步骤S504：对所述两相校正电流进行坐标变换得到两相电流。
步骤S505：根据所述两相电流计算得到所述三相电流，其中所述三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0，
其中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流。
6.根据权利要求1所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S208包括：
步骤S601：根据所述时间采样点对所述电机驱动电路进行ADC采样得到两相采样电流；
步骤S602：若所述估算标志位为0，则执行步骤S603，若所述估算标志位为1，则依次执行步骤S604至步骤S608；
步骤S603：根据所述两相采样电流得到所述三相电流；
步骤S604：对所述两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流；
步骤S605：对所述电机转子的DQ轴电流进行低通滤波后获取电机转子的角度；
步骤S606：对所述电机转子的角度进行变换得到两相估算电流；
步骤S607：根据所述两相中间电流对所述两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流；
步骤S608：对所述两相校正电流进行坐标变换得到两相电流；
步骤S609：根据所述两相电流计算得到所述三相电流，其中所述三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0，
其中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流。
7.根据权利要求6所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S606包括：
对所述电机转子的角度进行反PARK变换和反CLARKE变换得到所述两相估算电流；其中所述反PARK变换的计算公式为：
在上式中，θ为所述电机转子的角度，id、iq为所述电机转子的DQ轴电流，iα、iβ为所述电机转子在αβ坐标系下的电流；
其中所述反CLARKE变换的计算公式为：
其中，ia、ib为所述两相估算电流。
8.根据权利要求3所述的单电阻电机电流采样方法，其特征在于，步骤S304包括：
步骤S801：对所述两相采样电流依次进行相序检测、偏置校正以及增益校正得到两相中间电流；
步骤S802：根据所述时间采样点和预先获取的参考相电流计算得到所述电机驱动电路的所述两相估算电流；
步骤S803：计算所述两相中间电流和所述两相估算电流的偏差值；
步骤S804：根据估算偏差对所述两相估算电流进行电流校正得到两相校正电流，其中所述估算偏差为所述偏差值的一半；
步骤S805：对所述两相校正电流进行坐标变换得到所述两相电流；
步骤S806：根据所述两相电流计算得到所述三相电流，其中所述三相电流的计算公式为：
IA+IB+IC＝0，
其中，IA、IB以及IC分别为所述电机驱动电路的三相电流。
9.一种电机驱动电路，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述单电阻电机电流采样方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述单电阻电机电流采样方法的步骤。
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