CN113067517A - 三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质，三相电流重构方法包括：将PWM周期分为第一子周期和第二子周期，并分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量；将第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一目标电压矢量，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量。由此通过改变采样区域施加在电机上的电压矢量，达到实现改变采样区域时间的目的，确保在采样区域有足够的采样时间，进而确保了采样结果的准确性。

Description

三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
现有压缩机电流单电阻采样有移相和注入两种方式。移相是通过移动PWM信号获得足够的采样时间。注入是注入特定PWM信号获得足够的采样时间，但是现有的采样方式当中，在一些情况下会出现在采样区域的时间过小，没有足够的时间进行采样，那么就会导致采样结果不够准确；现有的PWM采样方式为7段模式，一个PWM信号周期示意图如图1所示，在采样时分别在PWM信号的②、③区分别采样一次，但是在实际采样过程中，第②区或第③区的时间过小，没有足够的时间进行采样，那么就会导致采样结果不够准确。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质，通过重构PWM的电压矢量使得在采样区域有足够的时间进行采样，进而解决了现有因采样区域的采样时间不够导致采样不准确的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种三相电流重构方法，包括：
将PWM周期分为第一子周期和第二子周期，并分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量；
将第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一目标电压矢量，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量。
三相电流重构方法中，分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量之前，方法还包括：
获取下一个PWM周期的周期目标电压矢量。
三相电流重构方法中，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二采样区域的第二目标电压矢量之后，方法还包括：
将第一目标电压矢量与第二目标电压矢量合成，得到第一子周期对应的第一新电压矢量；
根据第一新电压矢量和周期目标电压矢量确定第二子周期对应的第二新电压矢量。
三相电流重构方法中，根据第一新电压矢量和周期目标电压矢量确定第二子周期对应的第二新电压矢量之后，方法还包括：
将第二新电压矢量分解得到第二子周期中的第三采样区域的第三目标电压矢量和第四采样区域第四目标电压矢量。
三相电流重构方法中，第一子周期为PWM周期的开始时刻到中间时刻，第二子周期为PWM周期的中间时刻到结束时刻。
三相电流重构方法中，根据第一新电压矢量和周期目标电压矢量确定第二子周期对应的第二新电压矢量之前，方法还包括：
读取在施加第一新电压矢量时采样得到的第一相电流矢量，以及在施加第二新电压矢量时采样得到的第二相电流矢量；
根据第一相电流矢量和第二相电流矢量计算得到第三相电流矢量。
三相电流重构方法中，第一新电压矢量和第二新电压矢量之和为周期目标电压矢量。
三相电流重构方法中，第一相电流矢量、第二相电流矢量和第三相电流矢量之和为零。
一种三相电流重构设备，三相电流重构设备包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的三相电流重构程序，处理器执行三相电流重构程序时实现上述的三相电流重构方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有三相电流重构程序，三相电流重构程序被处理器执行时实现上述的三相电流重构方法的步骤。
相较于现有技术，本发明提供了一种三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质，通过将PWM周期分为第一子周期和第二子周期，并分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量，将第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一目标电压矢量，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量，由此通过改变采样区域施加在电机上的电压矢量，达到实现改变采样区域时间的目的，确保在采样区域有足够的采样时间，进而确保了采样结果的准确性。
附图说明
图1为现有的PWM状态图；
图2为本发明提供的三相电流重构方法的步骤流程图；
图3为本发明提供的三相电流重构方法中的PWM状态图；
图4为本发明提供的三相电流重构方法中步骤S200之后的步骤流程图；
图5为本发明提供的三相电流重构方法中步骤S400之前的步骤流程图；
图6为本发明提供的电机控制电路的原理图；
图7为本发明提供的PWM控制开关各个状态对应的电流对照表；
图8为本发明提供的三相电流重构方法中PWM控制开关各个状态的电压矢量图；
图9为本发明提供的三相电流重构方法中第一子周期的软件处理流程图；
图10为本发明提供的三相电流重构方法中第二子周期的软件处理流程图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质，通过重构PWM的电压矢量使得在采样区域有足够的时间进行采样，进而解决了现有因采样区域的采样时间不够导致采样不准确的问题。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图2和图3，本发明提供了一种三相电流重构方法包括：
S100、三相电流重构设备将PWM周期分为第一子周期和第二子周期，并分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量；
S200、三相电流重构设备将第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一目标电压矢量，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量。
本实施例中将现有采样的一个PWM周期分为两个子周期分别为第一子周期和第二子周期，其中，第一子周期为PWM周期的开始时刻到中间时刻，第二子周期为PWM周期的中间时刻到结束时刻；在第一子周期开始时，获取第一子周期中第一采样区域(也即PWM的第②区)的第一区域电压矢量和第二采样区域(也即PWM的第③区)的第二区域电压矢量，然后将第一区域电压矢量和第二区域电压矢量分别与预设电压矢量进行比较，选取第一区域电压矢量与预设电压矢量中的较大值作为第一目标矢量，选取第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量；本实施例中在PMM的每个区的电压矢量的大小与时间有关，在该区域向电机施加的电压矢量越大那么对应该区域时间越长，其中，预设电压矢量为最短时间内施加在电机上的电压矢量，可称为最小电压矢量；通过将第一区域电压矢量和第二区域电压矢量分别与最小电压矢量进行对别，选取较大的电压矢量作为目标电压矢量，也就相当于确保在采样区域时间越长，由此通过改变采样区域施加在电机上的电压矢量，达到实现改变采样区域时间的目的，确保在采样区域有足够的采样时间，进而确保了采样结果的准确性。
进一步地，三相电流重构设备分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量之前，方法还包括：
S10、获取下一个PWM周期的周期目标电压矢量。
本实施例中在第一子周期开始时，会计算出下一个PWM周期的周期目标电压矢量；具体来说，请继续参阅图3，每个PWM周期分为了7个区域，每个PWM周期的周期目标电压矢量为在这个七个区域施加在电机上的电压矢量之和，例如记七个区域施加在电机上的电压矢量分别为Vt1-Vt7，那么周期目标电压矢量(本实施例中记为Vo)则为Vt1至Vt7的电压矢量之和；计算出下一个PWM周期的周期目标电压矢量之后，将PWM周期分为两个子周期，那么第一个子周期对应为第一电压矢量(本实施例中记为Vo1)，第二子周期对应为第二电压矢量(本实施例中记为Vo2)，且第一电压矢量与第二电压矢量合成得到周期目标电压矢量，那么，第一电压矢量为第一采样区域的第一区域电压矢量(也即Vt2)与第二采样区域的第二区域电压矢量(也即Vt3)合成得到；单电阻采样时在第②区和第③区各采样一次，为了确保采样时间足够，那么在第②区和第③区施加在电机上的电压矢量均大于预设电压矢量，因此第一目标电压矢量(本实施例为Vt2new)则是选取第一区域电压矢量和预设电压矢量中较大的一个，第二目标电压矢量(本实施例为Vt3new)则是选取第二区域电压矢量和预设电压矢量中较大一个，以便于确保在第一采样区域和第二采样区域有足够的时间，进而确保采样结构的准确性。
进一步地，请参阅图4，三相电流重构设备将第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一采样区域的第一目标电压矢量，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二采样区域的第二目标电压矢量之后，方法还包括：
S300、三相电流重构设备将第一目标电压矢量与第二目标电压矢量合成，得到第一子周期对应的第一新电压矢量；
S400、三相电流重构设备根据第一新电压矢量和周期目标电压矢量确定第二子周期对应的第二新电压矢量。
本实施例中，在获取了第一目标矢量和第二目标矢量之后，则由第一目标矢量和第二目标矢量合成第一新电压矢量(本实施例为Vo1new)，因为在一个PMW周期内的周期目标电压矢量是不变的，因此根据周期目标电压矢量和第一新电压矢量得到第二新电压矢量(本实施例为Vo2new)，相当于在改变了第一采样区域和第二采样区域的电压矢量之后，第一子周期的第一电压矢量会相应的变化得到第一新电压矢量，为了确保周期目标电压矢量不变，第二子周期的第二电压矢量会相应的变化得到第二新电压矢量，由此来完成PWM的电压矢量的重构，保证了目标电压矢量的连续，采样电流的准确性。
进一步地，三相电流重构设备根据第一新电压矢量和周期目标电压矢量确定第二子周期对应的第二新电压矢量之后，该方法还包括：
S20、三相电流重构设备将第二新电压矢量分解得到第二子周期中的第三采样区域的第三目标电压矢量和第四采样区域第四目标电压矢量。
本实施例中第三采样区域和第四采样区域分别对应为PWM的第⑤区和第⑥区，为了确保第一子周期和第二子周期的矢量之和为周期目标电压矢量，在第一采样区域和第二采样区域的电压矢量发生变化后，相应的第三采样区域和第四采样区域的电压矢量对应发生变化；那么通过第二新电压矢量反推分解得到第三采样区域(也即第⑤区)的第三目标电压矢量(本实施例为Vt5new)和第四采样区域(也即第⑥区)的第四目标电压矢量(本实施例为Vt6new)，由此完成PWM的电压矢量的重构，确保周期目标电压矢量连续的情况下，保证采样电流的准确性。
进一步地，请参阅图5和图6，三相电流重构设备根据第一新电压矢量和周期目标电压矢量获取第二子周期的第二新电压矢量之前，该方法还包括：
S30、三相电流重构设备读取在施加第一新电压矢量时采样得到的第一相电流矢量，以及在施加第二新电压矢量时采样得到的第二相电流矢量；
S40、三相电流重构设备根据第一相电流矢量和第二相电流矢量计算得到第三相电流矢量。
本实施例中三相电流重构方法是基于现有的电机控制电路上，电机控制电路包括PWM控制开关Q1-Q6、采样电阻R1、采样模块和电机；通过PWM信号控制开关的状态进而控制电机的状态，相应的在每个开关状态下流经采样电阻R1的电流对应不同的相电流组合；其中，开关Q1与Q4是互补状态，Q2和Q5是互补状态，Q3和Q6是互补状态，六个开关构成三个半桥，如图7所示，这六个开关器件组合起来共有8种安全的开关状态。其中，000和111(这里表示三个下桥臂的开关状态)这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流，因此成为零矢量，其他6种开关状态分别是六个有效矢量，V0至V7分别对应8种开关状态下的电压矢量，其中，V0至V7的电压矢量图如图8所示；那么在重构了第一采样区域和第二采样区域的电压矢量的同时，在这两个采样区域对电机施加矢量电压时，通过采样电流来分析当前开关的状态并存储状态信息；等到第二子周期开始的时候根据第一采样区域和第二采样区域的开关状态信息查表得到其中第一相电流矢量和第二相电流矢量，并读取第一相电流矢量和第二相电流矢量，之后根据第一相电流矢量和第二相电流矢量计算得到第三相电流矢量，其中，第一相电流矢量、第二相电流矢量和第三相电流矢量之和为零，进而实现三相电流的采样过程。
为更好的理解本发明，以下结合图9，举具体应用实施例对本发明提供的三相电流重构方法的软件处理过程进行详细说明，即三相电流重构方法的软件处理的步骤如下：
S11、第一子周期开始后，计算下一PWM周期的周期目标电压矢量；
S12、计算得到第一子周期的第一新电压矢量；
S13、根据第一新电压矢量更新PWM比较寄存器；
S14、根据第一新电压矢量更新采样寄存器。
本实施例中在第一子周期开始后，根据PWM的7段模式计算出下一个PWM周期的周期目标电压矢量，之后再计算出第一子周期的第一新电压矢量，计算出第一新电压矢量之后相当于确定了第一目标电压矢量和第二目标电压矢量，那么就向PWM比较寄存器赋值，保存第一新电压矢量，并更新采样寄存器，设置新的采样点进行电流采样，那么第一子周期结束。
进一步地，请参阅图10，在第一子周期结束之后的第二子周期的软件处理步骤包括：
S21、第二子周期开始后，查表并计算得到三个相电流矢量；
S22、计算第二子周期的第二新电压矢量；
S23、根据第二新电压矢量更新PWM寄存器。
在第一子周期结束之后，根据两个采样区域的电压矢量采样得到其中两个相的电流矢量，并保存两个采样区域的开关状态信息，之后在第二子周期开始后根据两个采样区域的开关状态信息查表获得两个相的电流矢量，根据两个相的电流矢量计算得到第三相电流矢量；之后再计算第二子周期的第二新电压矢量，并根据第二新电压矢量反推得到第三目标电压矢量和第四目标电压矢量，根据第二新电压矢量来更新PWM寄存器，相当于相PWM寄存器赋值保存第二新电压矢量，由此第二子周期结束。
具体来说，请继续参阅图8，本实施例中根据第二新电压矢量反推分解得到第三目标电压矢量和第四目标电压矢量的过程为：把Vo2new分解成α和β轴坐标Voα、Voβ，通过反切函数得到角度，从而得到Vo2new最近的两个电压矢量Vm、Vn，Vm可以分解成Vm＝Vα*x+Vβ*x，Vn可以分解成Vn＝Vα*y+Vβ*y，要把Vo2new分解成Vm、Vn，所以Vo2new＝Vm+Vn，所以Voα＝Vα*(x+y)，Voβ＝Vβ*(x+y)，因此可以求出x和y的大小，因此得到电压矢量Vm、Vn，那么电压矢量Vm、Vn这两个电压矢量就是Vt5new和Vt6new。
本发明还提供了一种三相电流重构设备，三相电流重构设备包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的三相电流重构程序，处理器执行三相电流重构程序时实现上述的三相电流重构方法的步骤，由于上文对该三相电流重构方法进行了详细说明，在此不再赘述。
进一步地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有三相电流重构程序，三相电流重构程序被处理器执行时实现上述的三相电流重构方法的步骤。由于上文已对单电阻的三相电流重构方法进行了详细描述，此处不作详述，具体请参阅上述方法对应的实施例。
综上，本发明提供的一种三相电流重构方法、设备及计算机可读存储介质，通过将PWM周期分为第一子周期和第二子周期，并分别获取第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量，将第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一目标电压矢量，将第二区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量，由此通过改变采样区域施加在电机上的电压矢量，达到实现改变采样区域时间的目的，确保在采样区域有足够的采样时间，进而确保了采样结果的准确性。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种三相电流重构方法，其特征在于，包括：
将PWM周期分为第一子周期和第二子周期，并分别获取所述第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量；
将所述第一区域电压矢量和预设电压矢量中的较大值作为第一目标电压矢量，将所述第二区域电压矢量和所述预设电压矢量中的较大值作为第二目标电压矢量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获取所述第一子周期中第一采样区域的第一区域电压矢量和第二采样区域的第二区域电压矢量之前，所述方法还包括：
获取下一个PWM周期的周期目标电压矢量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述第二区域电压矢量和所述预设电压矢量中的较大值作为第二采样区域的第二目标电压矢量之后，所述方法还包括：
将所述第一目标电压矢量与所述第二目标电压矢量合成，得到所述第一子周期对应的第一新电压矢量；
根据所述第一新电压矢量和所述周期目标电压矢量确定所述第二子周期对应的第二新电压矢量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一新电压矢量和所述周期目标电压矢量确定所述第二子周期对应的第二新电压矢量之后，所述方法还包括：
将所述第二新电压矢量分解得到所述第二子周期中的第三采样区域的第三目标电压矢量和第四采样区域第四目标电压矢量。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一子周期为所述PWM周期的开始时刻到中间时刻，所述第二子周期为所述PWM周期的中间时刻到结束时刻。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一新电压矢量和所述周期目标电压矢量确定所述第二子周期对应的第二新电压矢量之前，所述方法还包括：
读取在施加所述第一新电压矢量时采样得到的第一相电流矢量，以及在施加所述第二新电压矢量时采样得到的第二相电流矢量；
根据所述第一相电流矢量和所述第二相电流矢量计算得到第三相电流矢量。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一新电压矢量和所述第二新电压矢量之和为所述周期目标电压矢量。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一相电流矢量、所述第二相电流矢量和所述第三相电流矢量之和为零。
9.一种三相电流重构设备，其特征在于，所述三相电流重构设备包括存储器、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三相电流重构程序，所述处理器执行所述三相电流重构程序时实现如权利要求1-8任一项所述的三相电流重构方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有三相电流重构程序，所述三相电流重构程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的三相电流重构方法的步骤。
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