CN114070149B - 一种电机母线电流确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供的一种电机母线电流确定方法及装置，可以根据第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期的电压矢量的作用时间确定的采样时刻触发采样事件，获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期的采样电阻电压，对采样电阻电压进行偏置修正和逆派克变换，得到各采样电阻电压相应的电压矢量。基于空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，计算各采样电阻电压相应的电压矢量所在的扇区对应的相电流。利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间。根据各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间和对应的相电流计算出第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，提高计算出的电机母线电流的准确性。

Description

一种电机母线电流确定方法及装置
技术领域
本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种电机母线电流确定方法及装置。
背景技术
电机的母线电流作为与汽车安全相关的重要物理量，车辆上一般都要求对电机的母线电流进行实时传输。当前，主要通过传感器获取汽车电子控制系统的输出功率，再利用能量守恒原理预测系统效率，从而估算出直流无刷电机的母线电流。然而，汽车电子控制系统的效率系数会随着负载变化而动态波动，通过能量守恒原理估算出的母线电流误差大、可靠性低。
因此，如何准确估算电机母线电流值成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，本公开提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电机母线电流确定方法及装置，技术方案包括：
一种电机母线电流确定方法，包括：
根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，并在所述第一采样时刻和所述第二采样时刻触发采样事件；
获得单电阻母线电流采样电路在所述第一PWM开关控制周期下与所述第一采样时刻对应的第一采样电阻电压和与所述第二采样时刻对应的第二采样电阻电压，其中，所述单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件、采样电阻以及运算放大器，所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压分别在所述采样电阻两端产生且经所述运算放大器放大；
分别对所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量；
在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算所述第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流；
利用所述空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算所述第一电压矢量的第一作用时间和所述第二电压矢量的第二作用时间，再根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值。
可选的，所述根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，包括：
获得所述单电阻母线电流采样电路在第二PWM开关控制周期下的第三电压矢量对应的第三作用时间和第四电压矢量对应的第四作用时间，其中，所述第二PWM开关控制周期与所述第一PWM开关控制周期相邻且在所述第一PWM开关控制周期之前；
根据所述第三作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻；
根据所述第四作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
可选的，所述根据所述第三作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻，包括：
将所述第三作用时间的中点时刻确定为在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻；
所述根据所述第四作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第二采样时刻，包括：
将所述第四作用时间的中点时刻确定为在所述第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
可选的，所述第一电压矢量和所述第二电压矢量在静态坐标系下，在所述分别对所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量之后，所述方法还包括：
对所述第一电压矢量和所述第二电压矢量在所述静态坐标系的四相限坐标的位置进行三角函数变换，计算出所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在的扇区。
可选的，所述在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算所述第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流，包括：
在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在的扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，根据三相逆变桥的开关状态确定所述第一电压矢量所在的扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流。
可选的，所述根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，包括：
根据如下公式计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值：
Figure BDA0003349927800000031
其中，I1为所述第一相电流，I2为所述第二相电流，T1为所述第一电压矢量作用时间，T2为所述第二电压矢量作用时间，Ts为所述第一PWM开关控制周期。
可选的，所述根据三相逆变桥的开关状态确定所述第一电压矢量所在的扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流，包括：
根据所述单电阻母线电流采样电路中三相逆变桥在所述第一电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第一相电流；
根据所述单电阻母线电流采样电路中所述三相逆变桥在所述第二电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第二相电流；
其中，所述三相逆变桥的开关状态用于确定流过所述采样电阻的电流所属的相线。
可选的，所述方法还包括：
在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区的其中至少之一超出在所述空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，或所述第一电机母线电流值的数值异常的情况下，使用所述上一开关控制周期对应的第二电机母线电流值作为与所述第一PWM开关控制周期对应的电机母线电流值。
可选的，在所述根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值之后，所述方法还包括：
利用预设低通混合滤波算法对所述第一电机母线电流值进行修正，获得第三电机母线电流值。
一种电机母线电流确定装置，包括：采样事件触发单元、采样电阻电压获得单元、电压矢量获得单元、相电流计算单元以及第一电机母线电流值确定单元，
所述采样事件触发单元，用于根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，并在所述第一采样时刻和所述第二采样时刻触发采样事件；
所述采样电阻电压获得单元，用于获得单电阻母线电流采样电路在所述第一PWM开关控制周期下与所述第一采样时刻对应的第一采样电阻电压和与所述第二采样时刻对应的第二采样电阻电压，其中，所述单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件、采样电阻以及运算放大器，所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压分别在所述采样电阻两端产生且经所述运算放大器放大；
所述电压矢量获得单元，用于分别对所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量；
所述相电流计算单元，用于在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算所述第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流；
所述第一电机母线电流值确定单元，用于利用所述空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算所述第一电压矢量的第一作用时间和所述第二电压矢量的第二作用时间，再根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值。
借由上述技术方案，本公开提供的一种电机母线电流确定方法及装置，可以根据第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期的电压矢量的作用时间确定的采样时刻触发采样事件，获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期的采样电阻电压，对采样电阻电压进行偏置修正和逆派克变换，得到各采样电阻电压相应的电压矢量。基于空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，计算各采样电阻电压相应的电压矢量所在的扇区对应的相电流。利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间。根据各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间和对应的相电流计算出第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，提高计算出的电机母线电流的准确性。
上述说明仅是本公开技术方案的概述，为了能够更清楚了解本公开的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本公开的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本公开的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本公开实施例提供的电机母线电流确定方法的一种实施方式的流程示意图；
图2示出了本公开实施例提供的单电阻母线电流采样电路的电路拓扑示意图；
图3示出了本公开实施例提供的单电阻母线电流采样电路的采样时序示意图；
图4示出了本公开实施例提供的电机母线电流确定方法的另一种实施方式的流程示意图；
图5示出了公开实施例提供的电机母线电流确定方法的另一种实施方式的流程示意图；
图6示出了本公开实施例提供的电机母线电流确定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本公开实施例提供的电机母线电流确定方法的一种实施方式的流程示意图，该电机母线电流确定方法包括：
S100、根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，并在第一采样时刻和第二采样时刻触发采样事件。
其中，PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)开关控制周期也称为载波周期，是PWM波当前更新和下一次更新脉冲之间的时间间隔。电压矢量对应的作用时间为基于经典SVPWM算法，依据平均等效原理对电压矢量在静态坐标系的位置进行计算得到。
本公开实施例可以在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻触发采样事件，以获得第一采样时刻和第二采样时刻下单电阻母线电流采样电路的采样电阻电压。
可选的，单电阻母线电流采样电路可以为汽车电子控制系统上的电路。可选的，单电阻母线电流采样电路的电路拓扑可以如图2所示，其中，单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件10、低边采样电阻20、运算放大器30，40表示相电流，50表示母线电流。电机的相电流40经过低边采样电阻20时，在低边采样电阻两端产生微小的采样电压，经过运算放大器处理，在放大采样电压的基础上增加偏置电压，本公开实施例可以采集经放大和增加偏置电压的采样电压作为采样电阻电压。
可选的，单电阻母线电流采样电路的采样时序可以如图3所示。在一个PWM开关周期内，执行的是电机FOC(Filed Oriented Control)控制算法，调制方式为七段式的空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)。在电压矢量落在矢量脉宽调制划分的扇区时，由于扇区对应的三相逆变桥的开关状态是确定的，因此可以根据三相逆变桥的开关状态确定流经低边采样电阻的电流所属相线。
本公开实施例可以在第一采样时刻和第二采样时刻触发采样事件对单电阻母线电流采样电路进行ADC采样。例如，在电压矢量落在在矢量脉宽调制划分的第一扇区时，此时A、B、C相上管的占空比分别为60％、40％、20％，那么以左对齐为基准，分别在A、B、C相波形起始时刻的30％、40％、50％占空比时进行ADC采样。
可选的，基于图1所示的方法，如图4所示，本公开实施例提供的电机母线电流确定方法的另一种实施方式的流程示意图，步骤S100可以包括：
S110、获得单电阻母线电流采样电路在第二PWM开关控制周期下的第三电压矢量对应的第三作用时间和第四电压矢量对应的第四作用时间，其中，第二PWM开关控制周期与第一PWM开关控制周期相邻且在第一PWM开关控制周期之前。
S120、根据第三作用时间，确定在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻。
S130、根据第四作用时间，确定在第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
本公开实施例通过第二PWM开关控制周期下的电压矢量对应的作用时间，可以快速在第一PWM开关控制周期中确定单电阻母线电流采样电路的相电流比较稳定的时间，从而确定出可以采集到准确的采样电阻的采样时刻。
由于在电压矢量的作用时间的中点时刻，单电阻母线电流采样电路的开关管处于完全打开状态，因此相电流的数值在整个作用时间中较为稳定。因此，本公开实施例可以将第二PWM开关控制周期下的电压矢量对应的作用时间的中点时刻确定为在第一PWM开关控制周期的采样时刻。
可选的，本公开实施例可以将第三作用时间的中点时刻确定为在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻。
可选的，本公开实施例可以将第四作用时间的中点时刻确定为在第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
本公开实施例通过在第二PWM开关控制周期下的电压矢量对应的作用时间的中点时刻确定为在第一PWM开关控制周期的采样时刻，可以在相电流较为稳定的时刻采集到准确的采样电阻，有助于后续准确计算电机母线电流值。
在通常情况下，第一采样时刻和第二采样时刻分别在PWM计数时钟的上升沿和下降沿，由于采用中心对称式PWM发生模式，因此PWM的触发时钟为三角计数模式，因此需要在时钟上升沿将ADC结果寄存器的数值存储在自定义的数组里，之后在时钟下降沿时再次将ADC结果寄存器的数值存储在自定义的全局变量里，以便后续对第一采样电阻电压和第二采样电阻电压进行读取。
可以理解的是，ADC结果寄存器是CPU内部用于存储ADC模块采样结果的特殊寄存器。在通常情况下，ADC模块在完成ADC采样后，由CPU总线将采样结果传送到ADC结果寄存器中，以便后续从该ADC结果寄存器中读取出采样结果。
S200、获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期下与第一采样时刻对应的第一采样电阻电压和与第二采样时刻对应的第二采样电阻电压。
其中，单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件、采样电阻以及运算放大器，第一采样电阻电压和第二采样电阻电压分别在采样电阻两端产生且经运算放大器放大。
S300、分别对第一采样电阻电压和第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量。
由于芯片ADC模块只能识别大于0V的电压，因此在采样电压经过运算放大器处理后需要增加偏置电压。为了后续准确计算相电流以及母线电流，需要将采样电阻电压减去该偏置电压。
具体的，本公开实施例可以将第一采样电阻电压减去预设偏置电压得到第一参考电压，将第二采样电阻电压减去预设偏置电压得到第二参考电压。其中，预设偏置电压为电阻母线电流采样电路中运算放大器对采样电压增加的偏置电压。本公开实施例在确定电机母线电流值的过程中将读取到的采样电阻电压减去预设偏置电压，最终可以得到接近实际情况的参考电压。为了便于理解，此处通过举例进行说明：假设第一采样电阻电压为2V，预设偏置电压为0.3V，则获得的第一参考电压为1.7V。
具体的，本公开实施例可以分别对第一参考电压和第二参考电压进行逆派克变换，得到与第一采样电阻电压对应的第一电压矢量和与第二采样电阻电压对应的第二电压矢量。
可选的，第一电压矢量和第二电压矢量在静态坐标系下。本公开实施例可以在得到第一电压矢量和第二电压矢量之后，对第一电压矢量和第二电压矢量在静态坐标系的四相限坐标的位置进行三角函数变换，计算出第一电压矢量和第二电压矢量所在的扇区。
为了便于理解，此处通过举例进行说明：假设电压矢量在静态坐标系下的alpha轴投影的电压为1V，在beta轴投影电压也为1V，那么arctan(1V/1V)＝45度，则该电压矢量与空间矢量脉宽调制划分的第一扇区对应。
S400、在第一电压矢量和第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流。
可选的，本公开实施例可以在第一电压矢量和第二电压矢量所在的扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，根据三相逆变桥的开关状态确定第一电压矢量所在的扇区对应的第一相电流和第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流。
可选的，本公开实施例可以根据单电阻母线电流采样电路中三相逆变桥在第一电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第一相电流；根据单电阻母线电流采样电路中三相逆变桥在第二电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第二相电流，其中，三相逆变桥的开关状态用于确定流过采样电阻的电流所属的相线。
为了便于理解，此处通过举例进行说明：假设采用七段式空间矢量脉宽调制，在空间矢量脉宽调制划分的第一扇区时，第一电压矢量对应的三相逆变桥的开关状态为“U:1，V:0，W:0”(其中，1为连通，0为断开)，此时流过采样电阻的电流为1A，则此时U相电流也为1A，第二电压矢量对应的三相逆变桥的开关状态为“U:1，V:1，W:0”，此时流过采样电阻的电流为2A，则此时W相电流也为2A。
可以理解的是，在实际情况下，汽车电子控制系统可能会出现故障，导致计算出的电压矢量所在的扇区可能不在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内。可选的，本公开实施例可以在第一电压矢量和第二电压矢量所在扇区的其中至少之一超出在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围的情况下，使用上一开关控制周期对应的第二电机母线电流值作为与第一PWM开关控制周期对应的电机母线电流值。
S500、利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算第一电压矢量的第一作用时间和第二电压矢量的第二作用时间，再根据第一相电流、第二相电流、第一作用时间和第二作用时间计算与第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值。
可选的，对于当前的汽车电子控制系统，由于其执行机构通常采用直流无刷电机，因此电机母线电流可以是直流电，所以电机母线电流也可以称为电机直流母线电流。
具体的，本公开实施例可以根据经典空间矢量脉宽调制算法，将电压矢量分解到静态坐标系下，依据平均值等效原理计算出电压矢量对应的作用时间。
为了便于理解，此处通过举例进行说明：假设开关频率为10khz，电压矢量为2V，电压矢量的角度为45度，第一电压矢量作用时间为T1，第二电压矢量作用时间为T2，那么2V×100us＝T1×2V×cos45°+T2×2V×sin45°。
可选的，本公开实施例可以根据如下公式计算与第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值：
Figure BDA0003349927800000111
其中，I1为第一相电流，I2为第二相电流，T1为第一电压矢量作用时间，T2为第二电压矢量作用时间，Ts为第一PWM开关控制周期。
可以理解的是，在确定第一PWM开关控制周期的电机直流母线电流值之后，本公开实施例可以将该电机直流母线电流值更新至汽车电子控制系统上，以便进行相关控制。
可选的，本公开实施例可以在第一电机母线电流值的数值异常的情况下，使用上一开关控制周期对应的第二电机母线电流值作为与第一PWM开关控制周期对应的电机母线电流值。
具体的，本公开实施例可以在计算出与第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值之后，确定该第一电机母线电流值是否超出预设电机母线电流范围，如果超过，则确定第一电机母线电流值的数值异常。其中，预设电机母线电流范围与电机的最大电流以及硬件可承受的最大电流有关。本公开实施例可以根据实际需求确定预设电机母线电流范围。本公开实施例通过预设电机母线电流范围对第一PWM开关控制周期的电机母线电流进行限制，避免电机超调。
在实际情况下，由于采样电阻的精度以及运放受温度等客观条件影响，本公开实施例可以对获得的第一电机直流母线电流值进行修正，避免估算的电机母线电流值有较大幅度的波动并且消除静差。
可选的，基于图1所示的方法，如图5所示，本公开实施例提供的电机母线电流确定方法的另一种实施方式的流程示意图，在步骤S500之后，该机母线电流确定方法还可以包括：
S600、利用预设低通混合滤波算法对第一电机母线电流值进行修正，获得第三电机母线电流值。
本公开实施例采用低通混合滤波算法对第一电机直流母线电流进行修正，保证了修正后得到的第三电机直流母线电流值的鲁棒性和稳定性。
具体的，本公开实施例可以利用预设低通混合滤波算法，在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期得到的电机直流母线电流值的基础上对第一电机直流母线电流值进行修正。例如：假设上一开关周期得出的电机直流母线电流值为E(k-1)，第一电机直流母线电流值为E(k)，若预设低通该混合滤波算法为一阶滤波算法，则经过修正获得的第二电机直流母线电流值为Y＝x×E(k)+(1-x)×E(k-1)，x为滤波系数。
本公开提供的一种电机母线电流确定方法，可以根据第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期的电压矢量的作用时间确定的采样时刻触发采样事件，获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期的采样电阻电压，对采样电阻电压进行偏置修正和逆派克变换，得到各采样电阻电压相应的电压矢量。基于空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，计算各采样电阻电压相应的电压矢量所在的扇区对应的相电流。利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间。根据各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间和对应的相电流计算出第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，提高计算出的电机母线电流的准确性。
本公开实施例提供的基于单电阻采样的母线电流确定方法，可以省去电机上额外的传感器，降低了电机成本，并通过单电阻实现母线电流的确定，降低了电机控制器的成本，适用于低成本控制芯片。
虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
与上述方法实施例相对应，本公开实施例还提供一种电机母线电流确定装置，其结构如图6所示，可以包括：采样事件触发单元100、采样电阻电压获得单元200、电压矢量获得单元300、相电流计算单元400以及第一电机母线电流值确定单元500。
采样事件触发单元100，用于根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，并在第一采样时刻和第二采样时刻触发采样事件。
采样电阻电压获得单元200，用于获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期下与第一采样时刻对应的第一采样电阻电压和与第二采样时刻对应的第二采样电阻电压，其中，单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件、采样电阻以及运算放大器，第一采样电阻电压和第二采样电阻电压分别在采样电阻两端产生且经运算放大器放大。
电压矢量获得单元300，用于分别对第一采样电阻电压和第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量。
相电流计算单元400，用于在第一电压矢量和第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流。
第一电机母线电流值确定单元500，用于利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算第一电压矢量的第一作用时间和第二电压矢量的第二作用时间，再根据第一相电流、第二相电流、第一作用时间和第二作用时间计算与第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值。
可选的，采样事件触发单元100包括：历史作用时间获得子单元、第一采样时刻确定子单元和第二采样时刻确定子单元。
历史作用时间获得子单元，用于获得单电阻母线电流采样电路在第二PWM开关控制周期下的第三电压矢量对应的第三作用时间和第四电压矢量对应的第四作用时间，其中，第二PWM开关控制周期与第一PWM开关控制周期相邻且在第一PWM开关控制周期之前。
第一采样时刻确定子单元，用于根据第三作用时间，确定在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻。
第二采样时刻确定子单元，用于根据第四作用时间，确定在第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
可选的，第一采样时刻确定子单元，具体用于将第三作用时间的中点时刻确定为在第一PWM开关控制周期的第一采样时刻。
可选的，第二采样时刻确定子单元，具体用于将第四作用时间的中点时刻确定为在第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
可选的，第一电压矢量和第二电压矢量在静态坐标系下。该电机母线电流确定装置还可以包括：电压矢量所在扇区计算单元。
电压矢量所在扇区计算单元，用于在电压矢量获得单元300在分别对第一采样电阻电压和第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量之后，对第一电压矢量和第二电压矢量在静态坐标系的四相限坐标的位置进行三角函数变换，计算出第一电压矢量和第二电压矢量所在的扇区。
可选的，相电流计算单元400，具体用于在第一电压矢量和第二电压矢量所在的扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，根据三相逆变桥的开关状态确定第一电压矢量所在的扇区对应的第一相电流和第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流。
可选的，第一电机母线电流值确定单元500，具体用于根据如下公式计算与第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值：
Figure BDA0003349927800000141
其中，I1为第一相电流，I2为第二相电流，T1为第一电压矢量作用时间，T2为第二电压矢量作用时间，Ts为第一PWM开关控制周期。
可选的，相电流计算单元400，具体用于根据单电阻母线电流采样电路中三相逆变桥在第一电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第一相电流；根据单电阻母线电流采样电路中三相逆变桥在第二电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第二相电流；其中，三相逆变桥的开关状态用于确定流过采样电阻的电流所属的相线。
可选的，该电机母线电流确定装置还可以包括：第二电机母线电流值启用单元。
第二电机母线电流值启用单元，用于在第一电压矢量和第二电压矢量所在扇区的其中至少之一超出在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，或第一电机母线电流值的数值异常的情况下，使用上一开关控制周期对应的第二电机母线电流值作为与第一PWM开关控制周期对应的电机母线电流值。
可选的，该电机母线电流确定装置还可以包括：第三电机母线电流值获得单元。
第三电机母线电流值获得单元，用于第一电机母线电流值确定单元500根据第一相电流、第二相电流、第一作用时间和第二作用时间计算与第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值之后，利用预设低通混合滤波算法对第一电机母线电流值进行修正，获得第三电机母线电流值。
本公开提供的一种电机母线电流确定装置，可以根据第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期的电压矢量的作用时间确定的采样时刻触发采样事件，获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期的采样电阻电压，对采样电阻电压进行偏置修正和逆派克变换，得到各采样电阻电压相应的电压矢量。基于空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，计算各采样电阻电压相应的电压矢量所在的扇区对应的相电流。利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间。根据各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间和对应的相电流计算出第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，提高计算出的电机母线电流的准确性。
关于上述实施例中的装置，其中各个单元执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
所述电机母线电流确定装置包括处理器和存储器，上述采样事件触发单元100、采样电阻电压获得单元200、电压矢量获得单元300、相电流计算单元400以及第一电机母线电流值确定单元500等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来根据第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期的电压矢量的作用时间确定的采样时刻触发采样事件，获得单电阻母线电流采样电路在第一PWM开关控制周期的采样电阻电压，对采样电阻电压进行偏置修正和逆派克变换，得到各采样电阻电压相应的电压矢量。基于空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，计算各采样电阻电压相应的电压矢量所在的扇区对应的相电流。利用空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间。根据各采样电阻电压相应的电压矢量的作用时间和对应的相电流计算出第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，提高计算出的电机母线电流的准确性。
本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述电机母线电流确定方法。
本公开实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述电机母线电流确定方法。
本公开实施例提供了一种电子设备，电子设备包括至少一个处理器、以及与处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，处理器、存储器通过总线完成相互间的通信；处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述的电机母线电流确定方法。本文中的电子设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本公开还提供了一种计算机程序产品，当在电子设备上执行时，适于执行初始化有电机母线电流确定方法步骤的程序。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、装置、电子设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。电子设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
在本公开的描述中，需要理解的是，如若涉及术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本公开的限制。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本公开的实施例而已，并不用于限制本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电机母线电流确定方法，其特征在于，包括：
根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，并在所述第一采样时刻和所述第二采样时刻触发采样事件；
获得单电阻母线电流采样电路在所述第一PWM开关控制周期下与所述第一采样时刻对应的第一采样电阻电压和与所述第二采样时刻对应的第二采样电阻电压，其中，所述单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件、采样电阻以及运算放大器，所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压分别在所述采样电阻两端产生且经所述运算放大器放大；
分别对所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量；
在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算所述第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流；
利用所述空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算所述第一电压矢量的第一作用时间和所述第二电压矢量的第二作用时间，再根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，包括：
获得所述单电阻母线电流采样电路在第二PWM开关控制周期下的第三电压矢量对应的第三作用时间和第四电压矢量对应的第四作用时间，其中，所述第二PWM开关控制周期与所述第一PWM开关控制周期相邻且在所述第一PWM开关控制周期之前；
根据所述第三作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻；
根据所述第四作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻，包括：
将所述第三作用时间的中点时刻确定为在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻；
所述根据所述第四作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第二采样时刻，包括：
将所述第四作用时间的中点时刻确定为在所述第一PWM开关控制周期的第二采样时刻。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电压矢量和所述第二电压矢量在静态坐标系下，在所述分别对所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量之后，所述方法还包括：
对所述第一电压矢量和所述第二电压矢量在所述静态坐标系的四相限坐标的位置进行三角函数变换，计算出所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在的扇区。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算所述第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流，包括：
在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在的扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，根据三相逆变桥的开关状态确定所述第一电压矢量所在的扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值，包括：
根据如下公式计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值：
Figure FDA0003349927790000031
其中，I1为所述第一相电流，I2为所述第二相电流，T1为所述第一电压矢量作用时间，T2为所述第二电压矢量作用时间，Ts为所述第一PWM开关控制周期。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据三相逆变桥的开关状态确定所述第一电压矢量所在的扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流，包括：
根据所述单电阻母线电流采样电路中三相逆变桥在所述第一电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第一相电流；
根据所述单电阻母线电流采样电路中所述三相逆变桥在所述第二电压矢量所在扇区时对应的开关状态，确定第二相电流；
其中，所述三相逆变桥的开关状态用于确定流过所述采样电阻的电流所属的相线。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区的其中至少之一超出在所述空间矢量脉宽调制划分的扇区范围，或所述第一电机母线电流值的数值异常的情况下，使用所述上一开关控制周期对应的第二电机母线电流值作为与所述第一PWM开关控制周期对应的电机母线电流值。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值之后，所述方法还包括：
利用预设低通混合滤波算法对所述第一电机母线电流值进行修正，获得第三电机母线电流值。
10.一种电机母线电流确定装置，其特征在于，包括：采样事件触发单元、采样电阻电压获得单元、电压矢量获得单元、相电流计算单元以及第一电机母线电流值确定单元，
所述采样事件触发单元，用于根据在第一PWM开关控制周期的上一开关控制周期中获得的电压矢量对应的作用时间，确定在所述第一PWM开关控制周期的第一采样时刻和第二采样时刻，并在所述第一采样时刻和所述第二采样时刻触发采样事件；
所述采样电阻电压获得单元，用于获得单电阻母线电流采样电路在所述第一PWM开关控制周期下与所述第一采样时刻对应的第一采样电阻电压和与所述第二采样时刻对应的第二采样电阻电压，其中，所述单电阻母线电流采样电路包括功率开关器件、采样电阻以及运算放大器，所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压分别在所述采样电阻两端产生且经所述运算放大器放大；
所述电压矢量获得单元，用于分别对所述第一采样电阻电压和所述第二采样电阻电压进行偏置修正，以及逆派克变换后，得到第一电压矢量和第二电压矢量；
所述相电流计算单元，用于在所述第一电压矢量和所述第二电压矢量所在扇区均在空间矢量脉宽调制划分的扇区范围内的情况下，分别计算所述第一电压矢量所在扇区对应的第一相电流和所述第二电压矢量所在扇区对应的第二相电流；
所述第一电机母线电流值确定单元，用于利用所述空间矢量脉宽调制，依据平均等效原理计算所述第一电压矢量的第一作用时间和所述第二电压矢量的第二作用时间，再根据所述第一相电流、所述第二相电流、所述第一作用时间和所述第二作用时间计算与所述第一PWM开关控制周期对应的第一电机母线电流值。
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