Ti<Tmm，T2,TsXTmm时，B、C两相逆变器电流采样准确，存在ib=ib_m，i。=i。_m;由公式（1)，得到电机A相电流i。如下： 阳034] ia=-ib-ic=- ab_m+ic_m)(D
[00对 （b)当T2<Tmm、Tl,T3〉Tmi。时，A、C两相逆变器电流采样准确，有：
[0037] (C)当T3<Tmm、Tl,T2〉Tmi。时，A、B两相逆变器电流采样准确，有：
[0039] 根据公式（1)、似、（3)合成电机S相电流，经Clark和Park变换后，得到闭环所 需d-q坐标系下的定子电流i,d、isq; W40] (III)X<Tmi"、Y<Tmm、Z>Tmm，表示零电压矢量持续时间内，只能准确完成一相电流 的采样，此时利用当前控制周期中的电压、电流及转速值，经电流预测模型（公式4所示） 得到下一控制周期中闭环需要的Ld、isq:
[00创式中：T历系统采样周期，。为电机漏磁系数，。二I-LmVL山;R历定子电阻，Rf为转子电阻，Lm为电机互感，Lg为定子电感，Lf为转子电感，igd、isq分别为旋转坐标系下定 子电流直轴分量和交轴分量，Ugd、Uw分别为旋转坐标系下定子电压直轴分量和交轴分量， O1和O分别为电机同步转速和转子转速。 阳0创本发明中电流预测模型（公式4)基于ACIM，因此适用于ACIM异步感应电机。但 类似的，利用同样的思想，将PMSM电机数学模型离散化得到电流预测模型，同样可适用于 PMSM电机的S电阻采样策略。
[0044] 本实施例经过试验验证，结果符合预期；试验中异步电机参数如下： W45] 定子电阻氏为1.20,转子电阻Rf为1.220,电机互感Lm为71. 33e-3H，定子电 感L,为78. 86e-3H，转子电感Lf为78. 86e-3H，电机极对数为2,额定功率为1. 5kW，额定转 速为ISOOrpm;设置电机的转速给定为额定转速，负载转矩为9. 55N.m(即电机满功率1. 5kW 输出）。
[0046]试验通过=方面进行验证：1)使用实际电机电流（通过电流传感器准确获得）进 行闭环矢量控制。输出新型=电阻采样技术下的=相电机合成电流，与实际电机电流进行 对比，其电流误差最大只有0.290A。表明新型S电阻采样技术获得的电机合成电流与实际 电流十分接近。2)使用新型=电阻采样技术获得的电机合成电流进行闭环矢量控制。将合 成电流与实际电机电流进行对比，其电流误差最大只有0.363A，表明新型=电阻采样技术 具有合理性，控制效果良好。3)使用所述的基于电流预测的新型=电阻采样方法后，电机 运行能够稳定运行在额定状态，即转速为1500rpm，转矩为9. 55N.m，此时电机调制比为1， 比传统S电阻采样的调制比有所提高。为进一步考察电流预测方法对电机相电流波形的影 响，分别对1)和2)两种控制方式下的A相电机电流进行FFT分析。当使用实际电机电流 做闭环控制时，基波幅值为12. 03A，T皿为3. 21% ;当使用新型S电阻采样技术合成电机电 流做闭环控制时，基波幅值为11. 89A，T皿为4. 53%，两者基波幅值误差只有0. 14A，表明基 于电流预测的=电阻采样策略的正确性。
[0047] 从实验结果可知，使用本发明的基于电流预测的变频器=电阻电流采样方法后， 电机电流T皿仅增大至4. 53%，电机运行状态良好，且可稳定在给定状态；与传统S电阻采 样方式相比，试验中调制比从0. 82增大到1，电机的最大转速及带负载能力都有所提高。结 果说明了理论分析的正确性，及电流预测对解决传统=电阻采样问题的可行性。
[0048]W上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可W在权利要求的范围内做出各种变形或修改，运并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种基于电流预测的变频器Ξ电阻电流采样方法，其特征在于，在每个PWM周期中， 通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、CΞ相PWM比较值Τι、Τ2和T3,实时比较 Τι、Τ2和Τ3与完全采样所需最短时间Tmi。的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流 获得方式；其中： 当Ξ相PWM比较值Τι、Τ2和T3中，存在一个值小于完全采样所需最短时间Tmi。时，电阻 采样电流只有两相有效，利用电机Ξ相电流之和为0对另外一相电机进行重构，得到有效 的Ξ相电机电流值后，通过Clark和Park变换实现电机的电流闭环控制； 当Ξ相PWM比较值Τι、Τ2和T3中，存在二个值小于完全采样所需最短时间Tmi。时，电阻 采样电流只有一相有效，对异步电机的状态方程进行离散化，得到电流预测模型，通过该模 型利用当前控制周期的定子电流isd(k)、isq似预测出下个控制周期的定子电流isd(k+l)、 isq(k+l)，并用定子电流isd(k+l)、isq(k+l)实现电机的电流闭环控制。2. 根据权利要求1所述的一种基于电流预测的变频器Ξ电阻电流采样方法，其特征在 于，所述根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式，具体为： 为方便表示，用Χ、Υ、Ζ分别代替Ξ个比较值Τι、Τ2和T3,且令X《Y《Z，定义电机Ξ相 电流为i。，ib和i。，方向流出电机为正；对应的逆变器Ξ相采样电流定义为i。。，ibj·和i。^·， 方向流向DC负极为正； (I)X>Tmi。，表示零电压矢量持续时间内，能准确完成Ξ相电流的采样述过ig=i。"，ib=i自_。和i。=ie_m，合成电机；相电流，经Clark和Park变换后，得到闭环所需d-q坐标 系下的定子电流isd、isq; (Π)X<Tmm、Υ>Tmi。，表示零电压矢量持续时间内，只能准确完成两相电流的采样；其中 包括W下情况： (曰）当1\<1"1。，了2，了3〉1"1。时，8、(：两相逆变器电流采样准确，存在^=^_">，1。=1。_">;由 公式（1)，得到电机A相电流i。如下： ia=-ib-i〇=-(ib_m+ic_J (1) (b)当T2<Tmi。、Ti，T3〉Tmi。时，A、C两相逆变器电流采样准确，有：(2) (C)当了3<1"1。、1\，了2〉1"1。时，4、8两相逆变器电流采样准确，有：C3) 根据公式（1)、（2)、（3)合成电机Ξ相电流，经Clark和Park变换后，得到闭环所需d-q坐标系下的定子电流isd、isq; (ni)X<Tmm、Y<Tmi"、Z>Tmm，表示零电压矢量持续时间内，只能准确完成一相电流的采 样，此时利用当前控制周期中的电压、电流及转速值，经电流预测模型得到下一控制周期中 闭环需要的d-q坐标系下的定子电流Ld、isq，电流预测模型如下所示：式中：L为系统采样周期，σ为电机漏磁系数，σ= 1-Lm2/L山;Rg为定子电阻，Rf为转 子电阻，Lm为电机互感，Lg为定子电感，Lf为转子电感，igd、isq分别为旋转坐标系下定子电 流直轴分量和交轴分量，Ugd、Uw分别为旋转坐标系下定子电压直轴分量和交轴分量，ω1和 ω分别为电机同步转速和转子转速。
【专利摘要】本发明提供了一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法，在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、C三相PWM比较值T1、T2和T3，实时比较T1、T2和T3与完全采样所需最短时间Tmin的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式。本发明解决了三相变频器传统三电阻采样技术存在的高调制比下会出现零电压矢量持续时间不足导致无法准确采样三相电流的问题，能够实现三电阻采样下宽区域电流闭环控制，提高调制比，增大电机负载能力，成本低，采样简单，可靠。
【IPC分类】H02P21/22
【公开号】CN105406790
【申请号】CN201510998737
【发明人】李子义, 高强
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月25日