CN109687787B - 一种可实现过调制区域内相电流重构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实现过调制区域内相电流重构的方法，所述方法具体实施步骤如下：逆变器在过调制区运行时，在空间矢量脉宽调制算法的基础上，在一个PWM周期的后面插入两段零电压矢量作为两个测量周期，隔离型电流传感器在插入的两个测量周期内分别采样，得到两个不同相的电流信息，进而在测量周期中重构出电机的三相电流。本发明中零电压矢量采样法的常规工作区域内不做任何改变，SVPWM算法正常运行即可，但是当给定的电压矢量不断增大，零电压矢量法无法重构出相电流时，在正常的PWM周期后面插入两段零矢量来保证采样的准确性，这样对于SVPWM算法的运行不需做任何改变，现有的过调制算法完全适用，可以将零电压矢量采样法扩展到过调制区域内。

Description

一种可实现过调制区域内相电流重构的方法
技术领域
本发明涉及一种在过调制区域内实现相电流重构的方法。
背景技术
传统的永磁同步电机控制系统在工业领域得到了广泛的应用，为了保证控制的精度，大多数控制系统都需要采集相电流的信息。目前广泛应用的永磁同步电机控制系统大多采用至少两个电流传感来完成相电流的采集。而高精度的电流传感器不仅增加系统的体积，而且价格昂贵。于是采用单电流传感器来完成三相电流的重构成为研究的热点。
现有的单电流重构方法中存在的主要问题是在低调制区和换相处无法重构出相电流。如图1所示，零电压矢量采样法调整了隔离型霍尔电流传感器的安装位置，电流传感器采集的是两条支路的电流之和。
在算法上，零电压矢量采样法在传统的七段式SVPWM算法的基础上，通过在零矢量点处进行采样来重构出相电流。传统的SVPWM算法存在两段连续的零矢量作用时间，分别为V0(000)和V1(111)，零电压矢量采样法在V0(000)进行采样，采集到的电流isam1＝ic，在V1(111)处进行采样，采样到的电流为isam2＝ib+ic，在一个SVPWM的周期内利用两次在零矢量采集到的电流即可重构出三相电流：ia＝-isam2，ib＝isam2-isam1，ic＝isam1。由于是固定的在零矢量作用时间内进行采样，采样点固定，方便数字实现，大大的简化了算法。零电压矢量采样法在电流重构方面具有明显的优势，拓扑上的改变大大简化了整个重构算法。
零电压矢量采样法虽然解决了低调制区域和换相时电流重构盲区的问题，但是由于是在零电压矢量处进采样，这就要求零电压矢量作用的时间必须大于最小采样时间。当给定的电压矢量过大或者进入过调制区域时，零电压矢量采样法由于零电压矢量作用的时间过短甚至消失，此时零电压矢量采样法就会失效。
发明内容
本发明针对零电压矢量作用时间过短和消失的问题，提供了一种可实现过调制区域内相电流重构的方法。该方法在传统SVPWM作用周期后面插入零矢量，进一步扩大了零电压矢量采样法的运行范围。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可实现过调制区域内相电流重构的方法，具体实施步骤如下：
逆变器在过调制区运行时，在空间矢量脉宽调制算法的基础上，在一个PWM周期的后面插入两段零电压矢量作为两个测量周期，隔离型电流传感器在插入的两个测量周期内分别采样，得到两个不同相的电流信息，进而在测量周期中重构出电机的三相电流，所述隔离型电流传感器安装在功率管Q1和Q3之间、Q6和Q2之间，用于检测Q1和Q3之间、Q6和Q2之间的电流。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明中零电压矢量采样法的常规工作区域内不做任何改变，SVPWM算法正常运行即可，但是当给定的电压矢量不断增大，零电压矢量法无法重构出相电流时，在正常的PWM周期后面插入两段零矢量来保证采样的准确性，这样对于SVPWM算法的运行不需做任何改变，现有的过调制算法完全适用，可以将零电压矢量采样法扩展到过调制区域内。
2、本发明在已有的零电压矢量采样法的基础上，通过测量周期的插入实现了过调制算法是独立的，相电流重构也是独立的，可以很方便的实现零电压矢量采样法在过调制区域内的运用，进一步扩展了零电压矢量采样法的适用范围。
附图说明
图1为零电压矢量采样法的拓扑；
图2为零电压矢量作用时间不足时插入测量周期后的开关状态；
图3为过调制区域内插入测量周期后的开关状态；
图4为零电压矢量采样法的作用范围。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种可实现过调制区域内相电流重构的方法，所述方法的具体实施步骤如下：
逆变器在过调制区运行时，在空间矢量脉宽调制算法的基础上，在一个PWM周期的后面插入两段零电压矢量作为两个测量周期，隔离型电流传感器在插入的两个测量周期内分别采样，其采样的结果与在正常调制区域内零矢量测量周期内采样的结果相同，得到两个不同相的电流信息，进而在测量周期中重构出电机的三相电流。
当零电压矢量的作用时间过短不足以进行完成采样时，此时在正常的SVPWM作用周期后面插入两段零电压矢量，如图2、图3所示。插入的两段零矢量的作用时间均大于最小采样时间，在插入的零矢量处进行采样。将插入的两段零矢量称为测量周期，测量周期是固定的，不影响正常的SVPWM作用时间。通过这种方法，使得现有的过调制算法不必做任何改变就可直接应用，相电流的重构在测量周期内完成。由于测量周期内插入的都是零电压矢量，因此不会产生额外的谐波。但是需要注意的是，测量周期的插入本质上扩大了整个PWM周期，需要做一定的补偿，假设原PWM周期为Ts，插入测量周期后整个周期变为Tsm，则给定的电压矢量在原来的基础上需要扩大为原来的Tsm/Ts倍。
如图4阴影区域(现有算法的有效工作区域)所示，现有的零电压矢量采样法由于受到最小采样时间的限制，其有效工作区域受到限制，而且无法进入过调制区域。当给定电压矢量超过图4的阴影区域时，在正常的PWM周期后面插入两段零电压矢量作为测量周期来完成采样。当进入过调制区域时，也是同样的方法，而且过调制算法不需做任何改变。需要注意的是，当插入测量周期后，给定的电压矢量需要进行扩大以进行补偿。

Claims (4)

1.一种可实现过调制区域内相电流重构的方法，其特征在于所述方法具体实施步骤如下：
逆变器在过调制区运行时，在空间矢量脉宽调制算法的基础上，在一个PWM周期的后面插入两段零电压矢量作为两个测量周期，隔离型电流传感器在插入的两个测量周期内分别采样，得到两个不同相的电流信息，进而在测量周期中重构出电机的三相电流。
2.根据权利要求1所述的可实现过调制区域内相电流重构的方法，其特征在于所述插入的两段电压零矢量的作用时间均大于最小采样时间。
3.根据权利要求1或2所述的可实现过调制区域内相电流重构的方法，其特征在于所述插入两段零电压矢量后，给定的电压矢量在原来的基础上扩大为原来的Tsm/Ts倍，Ts为原PWM周期，Tsm为插入测量周期后整个周期。
4.根据权利要求1所述的可实现过调制区域内相电流重构的方法，其特征在于所述隔离型电流传感器安装在功率管Q1和Q3之间、Q6和Q2之间，用于检测Q1和Q3之间、Q6和Q2之间的电流。
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