CN111404428A - 基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统及校正方法，在电机群控制系统中，将多电机子系统的变频器输入电源端口统一挂靠在同一个直流母线电压输入端子，将每一个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应的电机三相绕组相连，将每一个电机三相绕组线缆分别正向穿过相应的电流传感器信号检测口，实现多电机子系统电流传感器误差的分时校正，实现电机群多电机子系统之间的电流采样误差协同校正。本发明的误差校正所需控制算法简单易实现，不需要其他传感器信息，稳定性更好，可以实现电机群多电机子系统电流采样误差的协同校正。

Description

基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统及校正方法

技术领域

本发明涉及电机群控制领域，尤其是一种多电机群体协同控制方法。

背景技术

电机群控制是电机系统控制领域未来的重要发展方向之一，特别是针对需要将多个电机进行协同控制的应用领域，电机群控制就格外重要。电机群控制面临的一个重要问题就是各个电机子系统对其反馈变量的感知或检测精度不一致，从而造成各个电机子系统性能的不完全统一，最终导致整个电机群控制无法达到预期控制目标。在现代电机控制系统中，电流信息是系统极为重要的反馈量，无论是在常规驱动系统中，包括矢量控制、直接转矩控制等，还是在无位置传感器控制等特殊应用领域使用的控制方法，电流信息都是电机系统实现其控制目标所不可或缺的关键信息。电机控制系统的电流采样回路主要包含电流传感器、调制电阻、运放、电压基准等，在实际使用中，受到运行工况、环境、老化等诸多因素的影响，这些电流采样回路不可避免的会产生采样误差，并且单电机子系统多个采样回路之间的误差也不相同，这些采样误差引入控制系统中，将会给系统带来不平衡三相电流、转矩脉动、转速波动、系统噪声等不利影响。并且针对电机群控制，不同电机子系统之间所包含的采样误差也是不相同的，导致各个子系统的控制性能趋于不协调，最终影响电机群控制的控制目标。目前，针对电机系统电流采样误差的校正方法，主要是利用系统变量观测法，利用转速或位置传感器，并结合数字滤波器、观测器等复杂控制算法实现的[文献1-3中有记载，文献1为Hao Yan,Yongxiang Xu,Weiduo Zhao,He Zhang,Chris Gerada,"DCdrift error mitigation method for three-phase current reconstruction withsingle hall current sensor,"

IEEE Transactions on Magnetics,vol.55,no.2,pp.8100604,Feb.2019.(期刊论文)，文献2为Quoc Nam Trinh,Peng Wang,Yi Tang,Leong Hai Koh,Fook Hoong Choo,

"Compensation of DC offset and scaling errors in voltage and currentmeasurements of three-phase AC/DC converters,"IEEE Transactions on PowerElectronics,vol.33,no.6,pp. 5401-5414,Jun.2018.(期刊论文)，文献3为Kwang-WoonLee,Sang-Il Kim,"Dynamic performance improvement of a current offset errorcompensator in current vector-controlled SPMSM drives,"IEEE Transactions onIndustrial Electronics,vol.66,no.9,pp.6727-6736, Sep.,2019.(期刊论文)]，然而这些方法针对电机群控制领域的应用面临许多问题。一方面，这些控制方法所采用的复杂计算方法往往计算量很大，这会给电机群系统控制应用带来额外的计算负担。另一方面，这些控制方法需要将系统位置传感器加入其校正过程中，因此，其校正效果会受到位置传感器性能的影响，并且动态工况下的校正效果也会受到影响。最后，这一类校正方法都是针对单电机系统提出的，无法对多电机系统进行电流传感器误差的协同校正，因此无法满足电机群系统控制的要求。因此，针对电机群系统协同控制，尤其是多电机电流分配或协同控制系统的应用环境，电流传感器误差校正问题，特别是电流传感器误差系统校正问题的研究十分有必要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统及校正方法。为了解决电机群控制，尤其是针对多电机协同控制领域面临的电流采样误差难以消除的问题，本方发明将多个电机子系统挂靠在同一个直流母线电源输入端，通过对各个电机子系统的斩波周期进行分时移相控制，对各个电机子系统的电流采样误差进行消除，最后利用多电机子系统之间的关联性实现各个子电机系统之间的误差协同校正，最终保证电机群系统控制的精准控制，并且所需计算量小，实施方法简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统，在电机群控制系统中，将多电机子系统的变频器输入电源端口统一挂靠在同一个直流母线电压输入端子，将每一个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应的电机三相绕组相连，将每一个电机三相绕组线缆分别正向穿过相应的电流传感器信号检测口，利用电机群多电机子系统与直流母线电流的关联性，实现多电机子系统电流传感器误差的分时校正，最后利用多电机子系统电流信号的关联性，实现电机群多电机子系统之间的电流采样误差协同校正。

本发明还提供涉及基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统的校正方法，具体步骤如下：

步骤1：将电机群中的多个电机子系统的逆变器电源输入端分别挂靠在同一个直流母线端，考虑电流采样回路中的采样误差，电流检测值用公式(1)、公式(2)表示，其中i_AMx、i_BMx、i_CMx分别表示电机组x的A、B、C三相电流检测值，下标x＝1,...,n 为代号变量，k_Ax、k_Bx、k_Cx与f_Ax、f_Bx、f_Cx分别表示电机组x的A、B、C三相电流传感器增益误差和偏置误差，i_PM表示直流母线电流传感器电流检测值，k_P、f_P分别表示直流母线电流传感器的增益误差和偏置误差：

n个电机子系统的三角载波初始是同相位的，当校正指令来临时，首先将电机子系统1的逆变器1下次的斩波周期调整为5T_s/4，使变频器1进行移相；

步骤2：随后再将电机子系统1的逆变器1后续的斩波周期调整为T_s，利用相关电流采样点处的电流值对电机组一的电流传感器采样误差进行校正；

步骤3：紧接着将电机子系统1的逆变器1下三次连续的斩波周期调整为5T_s/4，使逆变器1移相归位；

步骤4：最后再次将电机子系统1的逆变器1后续的斩波周期调整为T_s，使电机群系统回归初始状态；

步骤5：电机群各个电机子系统电流采样误差协同校正。

所述步骤2的校正步骤为：

当逆变器1的斩波周期处于T_s/4周期时，其余n-1个逆变器的斩波周期均处于T_s/2周期处，依据七段式SVPWM调制方法，当逆变器x的斩波周期均处于T_s/2周期时，其作用的基本电压矢量为零电压矢量，也就是V₀或者V₇，而此时该逆变器x的输入电流值i_Px等于0；因此，当逆变器1的斩波周期处于T_s/4周期时，其余n-1个逆变器的输入电流值均为0，如公式(3)所示，此时电机群直流母线端输入电流值i_P与电机组 1逆变器1的输入端电流i_P1相等：

利用电机群直流母线端输入电流值i_P即可替代电机组1逆变器1的输入端电流i_P1对电机子系统1的电流传感器误差进行校正；在进行校正之前，在电机群中的每个电机组中，三相反馈电流值由各自三相电流传感器检测获得，检测点根据实际需要设置即可；斩波周期数并不为3，而是依据实际情况决定的；

利用“电流采样点设置方法”设置9个有效电流采样点t_x(x＝1,...,6,1',3',5')，并对表1中所需电流值进行采样；所述电流采样点设置方法的步骤为：

当逆变器1在每个斩波周期处于T_s/4时，设定该时刻为采样点，而并不是每个采样点都是有效采样点，电机群电流采样误差协同校正方法有效采样点总共需要9个，分别是：当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₁时，相角相差不大于10°，也就是在扇区I时满足T₁>>T₂，在扇区VI时满足T₁>>T₆，依据电机子系统1的A相电流值大小，选取两个i_AM1差值大于25％额定电流的点作为2个A相电流有效采样点t₁，t₁'；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₃时，依据电机子系统1的B相电流值大小，选取两个i_BM1差值大于25％额定电流的点作为2个B相电流有效采样点t₃，t₃'；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₅时，依据电机子系统1的C相电流值大小，选取两个i_CM1差值大于 25％额定电流的点作为2个C相电流有效采样点t₅，t₅'；另外，当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₄时，选取第3个A相电流有效采样点t₄；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₆时，选取第3个B相电流有效采样点t₆；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₂时，选取第3个C相电流有效采样点t₂；在9个电流有效采样点，电机子系统1的三相电流 i_AM1、i_BM1、i_CM1及电机群直流母线电流i_PM的检测值大小与9个有效电流采样点的关系用表1进行表示，其中i_{A1_t1}、i_{A1_t1'}、i_{A1_t4}分别表示电机子系统1的A相电流在t₁、 t₁'、t₄三个有效电流采样点处的实际值，i_{B1_t3}、i_{B1_t3'}、i_{B1_t6}分别表示电机子系统1的B 相电流在t₃、t₃'、t₆三个有效电流采样点处的实际值，i_{C1_t5}、i_{C1_t5'}、i_{C1_t2}分别表示电机子系统1的C相电流在t₅、t₅'、t₂三个有效电流采样点处的实际值，i_{AM1_tx}、i_{BM1_tx}、i_{CM1_tx}、 i_{PM_tx}分别表示电机子系统1的A、B、C三相电流及电机群母线电流在有效电流采样点t_x(x＝1,...,6,1',3',5')的检测值；

表1

依据表1中的9个有效电流采样点及对应的18个电流采样信号，得到公式(4)所定义的若干变量，其中Δi_{AM1_t1}、Δi_{PM_t1}分别为电机组一A相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₁、t₁'这两个时刻检测值的差，两个变量的值利用电流采样值计算得到，Δi_{A1_t1}为电机组一 A相电流真实值在t₁、t₁'这两个时刻的差，Δi_{BM1_t3}、Δi_{PM_t3}分别为电机组一B相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₃、t₃'这两个时刻检测值的差，两个变量的值是可以得到的，Δi_{B1_t3}为电机组一B相电流真实值在t₃、t₃'这两个时刻的差，Δi_{CM1_t5}、Δi_{PM_t5}分别为电机组一C相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₅、t₅'这两个时刻检测值的差，两个变量的值是可以得到的，Δi_{C1_t5}为电机组一C相电流真实值在t₅、t₅'这两个时刻的差：

依据公式(4)，得到电机组一A、B、C三相电流传感器、电机群母线电流传感器增益误差的比例关系为公式(5)所示：

结合公式(4)、公式(5)，定义若干新变量，如公式(6)所示：

其中Δi_{AM1PM_t1}表示在t₁时刻电机组一A相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{AM1PM_t4}表示在t₄时刻电机组一A相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{BM1PM_t3}表示在t₃时刻电机组一B相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{BM1PM_t6}表示在t₆时刻电机组一B相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{CM1PM_t5}表示在t₅时刻电机组一C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{CM1PM_t2}表示在t₂时刻电机组一C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值；

利用公式(6)，最终得到电机组一A、B、C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器的偏置误差如公式(7)所示：

由此最终消除电机子系统1的所有电流传感器与电机群直流母线电流传感器的采样误差。

所述步骤5中，系统n个逆变器的斩波周期从初始状态最终回归初始状态，随后依据类似的方法依次对逆变器2,...,n的斩波周期进行移相处理，利用相关电流采样点处的电流值对相应电机组的电流传感器采样误差进行校正，最终利用电机群多电机子系统之间的关联性，对各个子系统之间的电流传感器误差进行协同校正，最终完成电机群电流传感器误差协同校正的目标；

依据电机子系统1电流采样误差校正方法，结合斩波周期依次移相的方法，将其余n-1 个电机子系统的电流采样误差进行消除，最终消除电机群所有电流传感器的偏置误差，并得到各个电机子系统所有电流传感器的增益误差关系，利用共有的电机群直流母线电流传感器增益误差系数，最终实现增益误差的协同消除。

本发明的有益效果在于针对电机群控制，尤其是交流变频多电机协同控制系统电流传感器误差校正问题，具有如下优势：

(1)本发明实现电机群多电机子系统电流采样误差校正所需控制算法简单易实现：现有方案采用将整个电机子系统作为其校正回路的控制算法，利用电流采样误差对系统造成不利影响的特性，比如转速波动等，将位置或转速传感器反馈的信号进行分析，通过观测器、数字滤波器等复杂算法最终得到电流采样误差，其不仅增加了系统计算负担，并且可能影响其他复杂算法的可实施性，而本方案充分利用电机群多电机协调控制的天然优势，将整个电机群作为一个整体进行控制，利用提出的各个电机子系统占波周期分时移相的控制方法，达到多电机子系统电流采样误差协同校正的目标，其控制算法简单，易于实现；

(2)本发明实现电机群多电机子系统电流采样误差校正不需要其他传感器信息，稳定性更好：现有方案需要将各个电机子系统作为其实现电流采样误差校正的回路，借助位置或转速传感器实现单电机子系统电流采样误差校正目标，其系统动态运行下难以实现控制转速波动与电流采样误差导致的转速波动之间的区分，动态工况下校正效果不好，另外位置或转速传感器误差对其校正效果也是潜在的不确定因素，校正稳定性难以保障，而本方案采用的基于各个电机子系统占波周期分时移相的多电机电流采样误差协同校正方法，不需要将整个系统作为校正回路，仅仅依靠电流采样值就可以实现电流采样误差的协同校正，校正方案动态工况效果与校正稳定性都更好；

(3)本发明可以实现电机群多电机子系统电流采样误差的协同校正：现有方案都是针对单电机子系统提出的，其可以实现各个单电机子系统电流采样误差的校正，但是包含多电机子系统的电机群控制本身就是一个整体，现有方案并不能平衡各个子系统之间的采样误差，因此，其不能实现电机群多电机子系统之间的误差协同校正，也就无法保障电机群的整体控制效果，而本方案充分利用电机群多电机协调控制的天然优势，将整个电机群作为一个整体进行控制，利用提出的各个电机子系统占波周期分时移相的控制方法，达到多电机子系统电流采样误差协同校正的目标，最终实现电机群多电机子系统电流采样误差的协同校正。

附图说明

图1是本发明的电机群电流传感器误差协同校正方案示意图。

图2是本发明电机群电机1子系统电流传感器误差校正方案示意图。

图中V_DC是电机驱动系统直流母线电压，P和N分别代表直流母线电压输入正负端子，i_P是直流母线P端正向电流，i_P1、i_P2、i_Pn分别是逆变器1、逆变器2、逆变器n 的输入正向电流，i_A1、i_B1、i_C1分别是电机组一的A、B、C三相真实电流值，i_A2、i_B2、 i_C2分别是电机组二的A、B、C三相真实电流值，i_An、i_Bn、i_Cn分别是电机组n的A、 B、C三相真实电流值，T_s是逆变器的开关周期。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统，在电机群控制系统中，将多电机子系统的变频器输入电源端口统一挂靠在同一个直流母线电压输入端子，将每一个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应的电机三相绕组相连，将每一个电机三相绕组线缆分别正向穿过相应的电流传感器信号检测口，利用电机群多电机子系统与直流母线电流的关联性，结合本发明提出的各个电机子系统斩波分时移相的控制方法，实现多电机子系统电流传感器误差的分时校正，最后利用多电机子系统电流信号的关联性，实现电机群多电机子系统之间的电流采样误差协同校正。

所述基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统的校正方法的步骤如下：

步骤1：在图1中，将电机群中的多个电机子系统的逆变器电源输入端分别挂靠在同一个直流母线端，考虑电流采样回路中的采样误差，电流检测值用公式(1)、公式(2)表示，其中i_AMx、i_BMx、i_CMx分别表示电机组x的A、B、C三相电流检测值，下标x＝1,...,n为代号变量，k_Ax、k_Bx、k_Cx与f_Ax、f_Bx、f_Cx分别表示电机组x的A、B、 C三相电流传感器增益误差和偏置误差，i_PM表示直流母线电流传感器电流检测值，k_P、 f_P分别表示直流母线电流传感器的增益误差和偏置误差：

本发明实施的步骤如图2所示，n个电机子系统的三角载波初始是同相位的，当校正指令来临时，首先将电机子系统1的逆变器1下次的斩波周期调整为5T_s/4，使变频器1进行移相，如图2中步骤①，

步骤2：随后再将电机子系统1的逆变器1后续的斩波周期调整为T_s，利用相关电流采样点处的电流值对电机组一的电流传感器采样误差进行校正，如图2中步骤②。

在图2所示的步骤②中，看出逆变器1与其他n-1个逆变器相比，其斩波周期滞后了T_s/4，因此，当逆变器1的斩波周期处于T_s/4周期时，其余n-1个逆变器的斩波周期均处于T_s/2周期处。依据七段式SVPWM调制方法，当逆变器x的斩波周期均处于T_s/2周期时，其作用的基本电压矢量为零电压矢量，也就是V₀或者V₇，而此时该逆变器x的输入电流值i_Px等于0。因此，当逆变器1的斩波周期处于T_s/4周期时，其余n-1个逆变器的输入电流值均为0，如公式(3)所示，此时电机群直流母线端输入电流值i_P与电机组1逆变器1的输入端电流i_P1相等：

因此，在图2所示的步骤②中，利用电机群直流母线端输入电流值i_P即可替代电机组1逆变器1的输入端电流i_P1对电机子系统1的电流传感器误差进行校正。在进行校正之前，在电机群中的每个电机组中，其用于系统反馈控制的三相电流值与本发明不冲突，三相反馈电流值由各自三相电流传感器检测获得，其检测点可以根据实际需要设置即可。另外一点就是步骤②所包含的斩波周期数并不为3，而是依据实际情况决定的，图2中仅仅是示意图。

利用“电流采样点设置方法”设置9个有效电流采样点t_x(x＝1,...,6,1',3',5')，并对表1中所需电流值进行采样。

所述电流采样点设置方法的步骤为：当逆变器1在每个斩波周期处于T_s/4时，设定该时刻为采样点，而并不是每个采样点都是有效采样点，本发明采用的电机群电流采样误差协同校正方法有效采样点总共需要9个，分别是：当电机子系统1的逆变器 1输出电压矢量接近基本电压矢量V₁时(相角相差不大于10°，也就是在扇区I时满足T₁>>T₂，在扇区VI时满足T₁>>T₆)，依据电机子系统1的A相电流值大小，选取两个i_AM1差值大于25％额定电流的点作为2个A相电流有效采样点t₁，t₁'；依据类似的原理，当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₃时，依据电机子系统1的B相电流值大小，选取两个i_BM1差值差值大于25％额定电流的点作为2个B 相电流有效采样点t₃，t₃'；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₅时，依据电机子系统1的C相电流值大小，选取两个i_CM1差值大于25％额定电流的点作为2个C相电流有效采样点t₅，t₅'。另外，当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₄时，选取第3个A相电流有效采样点t₄；当电机子系统 1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₆时，选取第3个B相电流有效采样点 t₆；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₂时，选取第3个C 相电流有效采样点t₂。在这9个电流有效采样点，电机子系统1的三相电流i_AM1、i_BM1、 i_CM1及电机群直流母线电流i_PM的检测值大小与9个有效电流采样点的关系用表1进行表示，其中i_{A1_t1}、i_{A1_t1'}、i_{A1_t4}分别表示电机子系统1的A相电流在t₁、t₁'、t₄三个有效电流采样点处的实际值，i_{B1_t3}、i_{B1_t3'}、i_{B1_t6}分别表示电机子系统1的B相电流在t₃、 t₃'、t₆三个有效电流采样点处的实际值，i_{C1_t5}、i_{C1_t5'}、i_{C1_t2}分别表示电机子系统1的C 相电流在t₅、t₅'、t₂三个有效电流采样点处的实际值，i_{AM1_tx}、i_{BM1_tx}、i_{CM1_tx}、i_{PM_tx}分别表示电机子系统1的A、B、C三相电流及电机群母线电流在有效电流采样点t_x(x＝1,..., 6,1',3',5')的检测值。

表1

依据表1中的9个有效电流采样点及对应的18个电流采样信号，得到公式(4) 所定义的若干变量，其中Δi_{AM1_t1}、Δi_{PM_t1}分别为电机组一A相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₁、t₁'这两个时刻检测值的差，这两个变量的值是可以得到的，Δi_{A1_t1}为电机组一A相电流真实值在t₁、t₁'这两个时刻的差，Δi_{BM1_t3}、Δi_{PM_t3}分别为电机组一B相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₃、t₃'这两个时刻检测值的差，这两个变量的值是可以得到的，Δi_{B1_t3}为电机组一B相电流真实值在t₃、t₃'这两个时刻的差，Δi_{CM1_t5}、Δi_{PM_t5}分别为电机组一C相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₅、t₅'这两个时刻检测值的差，这两个变量的值是可以得到的，Δi_{C1_t5}为电机组一C相电流真实值在t₅、t₅'这两个时刻的差：

依据公式(4)，得到电机组一A、B、C三相电流传感器、电机群母线电流传感器增益误差的比例关系为公式(5)所示：

结合公式(4)、公式(5)，定义若干新变量，如公式(6)所示：

其中Δi_{AM1PM_t1}表示在t₁时刻电机组一A相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{AM1PM_t4}表示在t₄时刻电机组一A相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{BM1PM_t3}表示在t₃时刻电机组一B相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{BM1PM_t6}表示在t₆时刻电机组一B相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{CM1PM_t5}表示在t₅时刻电机组一C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{CM1PM_t2}表示在t₂时刻电机组一C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，上述这些变量值都是可以依据测量数据得到的值；

利用公式(6)，最终得到电机组一A、B、C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器的偏置误差如公式(7)所示：

由此可以最终消除电机子系统1的所有电流传感器与电机群直流母线电流传感器的采样误差。

步骤3：紧接着将电机子系统1的逆变器1下三次连续的斩波周期调整为5T_s/4，使逆变器1移相归位，如图2中步骤③；

步骤4：最后再次将电机子系统1的逆变器1后续的斩波周期调整为T_s，使电机群系统回归初始状态如图2中步骤④；

步骤5：电机群各个电机子系统电流采样误差协同校正；

以上便是针对电机子系统1的电流传感器误差校正问题，本发明提出的基于斩波周期移相的控制方法，系统n个逆变器的斩波周期从初始状态最终回归初始状态，随后依据类似的方法依次对逆变器2,...,n的斩波周期进行移相处理，利用相关电流采样点处的电流值对相应电机组的电流传感器采样误差进行校正，最终利用电机群多电机子系统之间的关联性，对各个子系统之间的电流传感器误差进行协同校正，最终完成电机群电流传感器误差协同校正的目标。

在上述本发明提出的电机群电流传感器误差协同校正方法中，最为关键的一步就是如何利用电流采样值对单电机的电流传感器误差进行校正，以及如何实现最终一步利用电机群多电机子系统之间的关联性，对各个子系统之间的电流传感器误差进行协同校正。本发明首先以电机子系统1的电流传感器误差校正方法为例进行说明，其他电机子系统的电流传感器误差校正方法与电机子系统1的类似，最后说明如何将整个电机群的电流传感器误差进行协同校正。

依据电机子系统1电流采样误差校正方法，结合本发明提出的斩波周期依次移相的方法，将其余n-1个电机子系统的电流采样误差进行消除。在此基础上，可以最终消除电机群所有电流传感器的偏置误差，并得到各个电机子系统所有电流传感器的增益误差关系，利用共有的电机群直流母线电流传感器增益误差系数，最终实现增益误差的协同消除。

Claims (4)

1.一种基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统，其特征在于：

所述基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统，在电机群控制系统中，将多电机子系统的变频器输入电源端口统一挂靠在同一个直流母线电压输入端子，将每一个电机子系统的逆变器三相桥臂中点分别与对应的电机三相绕组相连，将每一个电机三相绕组线缆分别正向穿过相应的电流传感器信号检测口，利用电机群多电机子系统与直流母线电流的关联性，实现多电机子系统电流传感器误差的分时校正，最后利用多电机子系统电流信号的关联性，实现电机群多电机子系统之间的电流采样误差协同校正。

2.一种利用权利要求1所述基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统的校正方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：将电机群中的多个电机子系统的逆变器电源输入端分别挂靠在同一个直流母线端，考虑电流采样回路中的采样误差，电流检测值用公式(1)、公式(2)表示，其中i_AMx、i_BMx、i_CMx分别表示电机组x的A、B、C三相电流检测值，下标x＝1,...,n为代号变量，k_Ax、k_Bx、k_Cx与f_Ax、f_Bx、f_Cx分别表示电机组x的A、B、C三相电流传感器增益误差和偏置误差，i_PM表示直流母线电流传感器电流检测值，k_P、f_P分别表示直流母线电流传感器的增益误差和偏置误差：

n个电机子系统的三角载波初始是同相位的，当校正指令来临时，首先将电机子系统1的逆变器1下次的斩波周期调整为5T_s/4，使变频器1进行移相；

步骤2：随后再将电机子系统1的逆变器1后续的斩波周期调整为T_s，利用相关电流采样点处的电流值对电机组一的电流传感器采样误差进行校正；

步骤3：紧接着将电机子系统1的逆变器1下三次连续的斩波周期调整为5T_s/4，使逆变器1移相归位；

步骤4：最后再次将电机子系统1的逆变器1后续的斩波周期调整为T_s，使电机群系统回归初始状态；

步骤5：电机群各个电机子系统电流采样误差协同校正。

3.根据权利要求2所述的基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统的校正方法，其特征在于：

所述步骤2的校正步骤为：

当逆变器1的斩波周期处于T_s/4周期时，其余n-1个逆变器的斩波周期均处于T_s/2周期处，依据七段式SVPWM调制方法，当逆变器x的斩波周期均处于T_s/2周期时，其作用的基本电压矢量为零电压矢量，也就是V₀或者V₇，而此时该逆变器x的输入电流值i_Px等于0；因此，当逆变器1的斩波周期处于T_s/4周期时，其余n-1个逆变器的输入电流值均为0，如公式(3)所示，此时电机群直流母线端输入电流值i_P与电机组1逆变器1的输入端电流i_P1相等：

利用电机群直流母线端输入电流值i_P即可替代电机组1逆变器1的输入端电流i_P1对电机子系统1的电流传感器误差进行校正；在进行校正之前，在电机群中的每个电机组中，三相反馈电流值由各自三相电流传感器检测获得，检测点根据实际需要设置即可；斩波周期数并不为3，而是依据实际情况决定的；

利用“电流采样点设置方法”设置9个有效电流采样点t_x(x＝1,...,6,1',3',5')，并对表1中所需电流值进行采样；所述电流采样点设置方法的步骤为：

当逆变器1在每个斩波周期处于T_s/4时，设定该时刻为采样点，而并不是每个采样点都是有效采样点，电机群电流采样误差协同校正方法有效采样点总共需要9个，分别是：当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₁时，相角相差不大于10°，也就是在扇区I时满足T₁>>T₂，在扇区VI时满足T₁>>T₆，依据电机子系统1的A相电流值大小，选取两个i_AM1差值大于25％额定电流的点作为2个A相电流有效采样点t₁，t₁'；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₃时，依据电机子系统1的B相电流值大小，选取两个i_BM1差值大于25％额定电流的点作为2个B相电流有效采样点t₃，t₃'；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₅时，依据电机子系统1的C相电流值大小，选取两个i_CM1差值大于25％额定电流的点作为2个C相电流有效采样点t₅，t₅'；另外，当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₄时，选取第3个A相电流有效采样点t₄；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₆时，选取第3个B相电流有效采样点t₆；当电机子系统1的逆变器1输出电压矢量接近基本电压矢量V₂时，选取第3个C相电流有效采样点t₂；在9个电流有效采样点，电机子系统1的三相电流i_AM1、i_BM1、i_CM1及电机群直流母线电流i_PM的检测值大小与9个有效电流采样点的关系用表1进行表示，其中i_{A1_t1}、i_{A1_t1'}、i_{A1_t4}分别表示电机子系统1的A相电流在t₁、t₁'、t₄三个有效电流采样点处的实际值，i_{B1_t3}、i_{B1_t3'}、i_{B1_t6}分别表示电机子系统1的B相电流在t₃、t₃'、t₆三个有效电流采样点处的实际值，i_{C1_t5}、i_{C1_t5'}、i_{C1_t2}分别表示电机子系统1的C相电流在t₅、t₅'、t₂三个有效电流采样点处的实际值，i_{AM1_tx}、i_{BM1_tx}、i_{CM1_tx}、i_{PM_tx}分别表示电机子系统1的A、B、C三相电流及电机群母线电流在有效电流采样点t_x(x＝1,...,6,1',3',5')的检测值；

表1

依据表1中的9个有效电流采样点及对应的18个电流采样信号，得到公式(4)所定义的若干变量，其中Δi_{AM1_t1}、Δi_{PM_t1}分别为电机组一A相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₁、t₁'这两个时刻检测值的差，两个变量的值利用电流采样值计算得到，Δi_{A1_t1}为电机组一A相电流真实值在t₁、t₁'这两个时刻的差，Δi_{BM1_t3}、Δi_{PM_t3}分别为电机组一B相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₃、t₃'这两个时刻检测值的差，两个变量的值是可以得到的，Δi_{B1_t3}为电机组一B相电流真实值在t₃、t₃'这两个时刻的差，Δi_{CM1_t5}、Δi_{PM_t5}分别为电机组一C相电流传感器、电机群母线电流传感器在t₅、t₅'这两个时刻检测值的差，两个变量的值是可以得到的，Δi_{C1_t5}为电机组一C相电流真实值在t₅、t₅'这两个时刻的差：

依据公式(4)，得到电机组一A、B、C三相电流传感器、电机群母线电流传感器增益误差的比例关系为公式(5)所示：

结合公式(4)、公式(5)，定义若干新变量，如公式(6)所示：

其中Δi_{AM1PM_t1}表示在t₁时刻电机组一A相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{AM1PM_t4}表示在t₄时刻电机组一A相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{BM1PM_t3}表示在t₃时刻电机组一B相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{BM1PM_t6}表示在t₆时刻电机组一B相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{CM1PM_t5}表示在t₅时刻电机组一C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值，Δi_{CM1PM_t2}表示在t₂时刻电机组一C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器测量电流值在增益误差比例系数下的差值；

利用公式(6)，最终得到电机组一A、B、C相电流传感器与电机群直流母线电流传感器的偏置误差如公式(7)所示：

由此最终消除电机子系统1的所有电流传感器与电机群直流母线电流传感器的采样误差。

4.根据权利要求2所述的基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统的校正方法，其特征在于：

所述步骤5中，系统n个逆变器的斩波周期从初始状态最终回归初始状态，随后依据类似的方法依次对逆变器2,...,n的斩波周期进行移相处理，利用相关电流采样点处的电流值对相应电机组的电流传感器采样误差进行校正，最终利用电机群多电机子系统之间的关联性，对各个子系统之间的电流传感器误差进行协同校正，最终完成电机群电流传感器误差协同校正的目标；

依据电机子系统1电流采样误差校正方法，结合斩波周期依次移相的方法，将其余n-1个电机子系统的电流采样误差进行消除，最终消除电机群所有电流传感器的偏置误差，并得到各个电机子系统所有电流传感器的增益误差关系，利用共有的电机群直流母线电流传感器增益误差系数，最终实现增益误差的协同消除。

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