基于单电流传感器的三相电流重构方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种基于单电流传感器的三相电流重构 方法以及一种基于单电流传感器的三相电流重构装置。
【背景技术】
[0002] 基于单电流传感器的电流重构技术因其高性价比而在家电行业中得到广泛应用。 通过单个电流传感器检测直流母线电流，并结合PWM脉宽调制就可以重构出电机三相相电 流，达到电机矢量控制的电流反馈要求。
[0003] 相关的单电流传感器电流重构技术在低调制区（输出电压幅值很小）和不可观测 区(输出电压矢量接近基本矢量)需要对PWM波形进行移相，以准确地检测出直流母线电流。 但是，相关技术的PWM移相方法只考虑一相移动或者两相移动，无法适用于三相调制，无法 准确地重构出三相相电流。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种基于单电流传感器的三相电流重构方法，该方法可准确地重构出三 相相电流。
[0005] 本发明的另一个目的在于提出一种基于单电流传感器的三相电流重构装置。
[0006] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于单电流传感器的三相电流 重构方法，所述单电流传感器用于检测直流母线电流，所述方法包括以下步骤:在当前PWM 周期对电机进行矢量控制以获得三相输出电压，并根据电压调制算法对所述三相输出电压 进行调制以获得当前PWM周期的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间;根据预设的 窄脉宽限制阈值对所述当前PWM周期的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间进行 窄脉宽限制，并根据电流采样窗口时间对窄脉宽限制后的三相比较点时间进行移相处 理以获得三相上行比较点时间和三相下行比较点时间；根据所述三相上行比较点时间和三 相下行比较点时间输出下一 PWM周期的PffM波形，并根据所述三相下行比较点时间获取所述 下一 PffM周期的第一 AD采样触发时刻和第二AD采样触发时刻;在所述下一 PffM周期根据所述 第一 AD采样触发时刻和所述第二AD采样触发时刻对应读取第一直流母线采样电流和第二 直流母线采样电流，并根据所述第一直流母线采样电流和第二直流母线采样电流重构所述 电机的三相电流。
[0007] 根据本发明实施例提出的基于单电流传感器的三相电流重构方法，首先在当前 PffM周期对电机进行矢量控制以获得三相输出电压，并根据电压调制算法对三相输出电压 进行调制以获得当前PWM周期的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间，其次根据预 设的窄脉宽限制阈值对当前PWM周期的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间进行 窄脉宽限制，并根据电流采样窗口时间对窄脉宽限制后的三相比较点时间进行移相处 理以获得三相上行比较点时间和三相下行比较点时间，然后根据三相上行比较点时间和三 相下行比较点时间输出下一 PWM周期的PWM波形，并根据三相下行比较点时间获取下一 PWM 周期的第一AD米样触发时刻和第二AD米样触发时刻，最后在下一PWM周期根据第一AD米样 触发时刻和第二AD采样触发时刻对应读取第一直流母线采样电流和第二直流母线采样电 流，并根据第一直流母线采样电流和第二直流母线采样电流重构电机的三相电流。由此，该 方法可在多种调制算法例如三相调制、两相调制中对PWM波形进行移相处理，进而通过单电 流传感器准确地重构出电机三相相电流，并且通过窄脉宽限制可减小功率开关管的开关损 耗。
[0008] 根据本发明的一个实施例，每个PffM周期的下行半周期的PffM波形对应的三相比较 点时间包括最大相比较点时间Tmax、中间相比较点时间Tmid和最小相比较点时间Tmin，其 中，Tmax > Tmid > Tmin。
[0009] 根据本发明的一个实施例，所述根据预设的窄脉宽限制阈值对所述当前PWM周期 的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间进行窄脉宽限制，包括：当TmaxXTs-Tm)/ 2时，将所述当前PWM周期的下行半周期的PffM波形对应的三相比较点时间中的最大相比较 点时间Tmax限制为Ts/2，其中，Ts为所述PffM周期，Tm为所述预设的窄脉宽限制阈值；当Tmin < Tm/2时，将所述当前PffM周期的下行半周期的PffM波形对应的三相比较点时间中的最小相 比较点时间Tmin限制为0。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述根据电流采样窗口时间对窄脉宽限制后的三相比 较点时间进行PWM移相处理以获得三相上行比较点时间和三相下行比较点时间，包括：当 (Tmax-TmidXTw时，对所述窄脉宽限制后的三相比较点时间进行最大相移相处理，并在最 大相移相处理之后进行最小相移相处理，以及在最小相移相处理之后计算所述三相上行比 较点时间和三相下行比较点时间，其中，Tw为所述电流采样窗口时间；当（Tmax-Tmid) 2 Tw 且(Tmid-TminXTw时，对所述窄脉宽限制后的三相比较点时间直接进行最小相移相处理， 并在最小相移相处理之后计算所述三相上行比较点时间和三相下行比较点时间；当（Tmax-Tmid) 2 Tw且(Tmid-Tmin) 2 Tw时，直接计算所述三相上行比较点时间和三相下行比较点时 间。
[0011] 根据本发明的一个实施例，对所述窄脉宽限制后的三相比较点时间进行最大相移 相处理时，如果(Tmid+Tw) 2 Ts/2,则设置5max= (Ts/2-Tmax)，并设置δη?(1 = δη?η= (Ts/2-Tw-Tmin)，其中，Tw为所述电流采样窗口时间，Ts为所述P丽周期，5max为最大相移相量，δ 1111(1为中间相移相量，5111；[11为最小相移相量；如果(1'111丨(1+1￥)<^8/2，则设置511^=(1'11^(1+ Tw-Tmax)，并设置3mid = 3min = 00
[0012] 根据本发明的一个实施例，对所述窄脉宽限制后的三相比较点时间进行最小相移 相处理时，如果(Tmin-Tw) < 0，则设置3max = 3max+Tw-Tmin，并设置3mid = 3mid+Tw_Tmin， 以及设置3min = 5min-Tmin，其中，Tw为所述电流采样窗口时间，5max为最大相移相量，5mid 为中间相移相量，δπ?η为最小相移相量；如果（Tmin-Tw) >0，则设置δπ?η = δπ?η - (Tw-Tmin)，并保持5max和Smid不变。
[0013] 根据本发明的一个实施例，PffM周期的下行半周期的PffM波形对应的三相比较点时 间根据以下公式计算所述三相上行比较点时间和三相下行比较点时间：Tmax_down = Tmax+ 5max，Tmid_down = Tmid+5mid，Tmin_down = Tmin+5min，其中，Tmax_down、Tmid_down和 Tmin_down分别为所述三相下行比较点时间中的最大相下行比较点时间、中间相下行比较 点时间和最小相下行比较点时间，Tmax、Tmid和Tmin分别为移相前的最大相下行比较点时 间、中间相下行比较点时间和最小相下行比较点时间；Tmax_up = Tmax X 2-Tmax_down， Tmid_up = Tmid X 2-Tmid_down，Tmin_up = Tmax X 2-Tmin_down，其中，Tmax_up、Tmid_up和 Tmin_up分别为所述三相上行比较点时间中的最大相上行比较点时间、中间相上行比较点 时间和最小相上行比较点时间。
[0014]根据本发明的一个实施例，在获得所述三相上行比较点时间之后，还对所述三相 上行比较点时间进行限幅处理。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述电压调制算法为三相调制算法、最小相两相调制 算法、最大相两相调制算法和最大最小相两相调制算法中的任意一种。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述电流采样窗口时间为直流母线电流信号上升稳定 时间与AD米样时米样转换时间之和。
[0017] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于单电流传感器的三相电 流重构装置，所述单电流传感器用于检测直流母线电流，所述装置包括：电压调制模块，用 于根据电压调制算法对三相输出电压进行调制以获得当前PWM周期的上行半周期的PWM波 形对应的三相比较点时间，其中，所述三相输出电压根据当前PWM周期对电机进行矢量控制 获得;PWM移相模块，用于根据预设的窄脉宽限制阈值对所述当前PffM周期的上行半周期的 PWM波形对应的三相比较点时间进行窄脉宽限制，并根据电流采样窗口时间对窄脉宽限制 后的三相比较点时间进行PWM移相处理以获得三相上行比较点时间和三相下行比较点时 间；Pmi输出模块，用于根据所述三相上行比较点时间和三相下行比较点时间输出下一 PWM 周期的PWM波形;AD采样触发时刻获取模块，用于根据所述三相上行比较点时间获取所述下 一 PffM周期的第一 AD采样触发时刻和第二AD采样触发时刻;三相电流重构模块，用于在所述 下一 PffM周期根据所述第一 AD采样触发时刻和所述第二AD采样触发时刻对应读取第一直流 母线采样电流和第二直流母线采样电流，并根据所述第一直流母线采样电流和第二直流母 线米样电流重构所述电机的二相电流。
[0018] 根据本发明实施例提出的基于单电流传感器的三相电流重构装置，首先电压调制 模块根据电压调制算法对三相输出电压进行调制以获得当前PWM周期的下行半周期的PWM 波形对应的三相比较点时间，其次PWM移相模块根据预设的窄脉宽限制阈值对当前PffM周期 的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间进行窄脉宽限制，并根据电流采样窗口时 间对窄脉宽限制后的三相比较点时间进行PWM移相处理以获得三相上行比较点时间和三相 下行比较点时间，然后ΠΜ输出模块根据三相上行比较点时间和三相下行比较点时间输出 下一 P丽周期的P丽波形，AD采样触发时刻获取模块根据三相下行比较点时间获取下一 P丽 周期的第一 AD采样触发时刻和第二AD采样触发时刻，最后三相电流重构模块在下一 PWM周 期根据第一 AD采样触发时刻和第二AD采样触发时刻对应读取第一直流母线采样电流和第 二直流母线采样电流，并根据第一直流母线采样电流和第二直流母线采样电流重构电机的 三相电流。由此，该装置可在多种调制算法例如三相调制、两相调制中对ΠΜ波形进行移相 处理，进而通过单电流传感器准确地重构出电机三相相电流，并且通过窄脉宽限制可减小 功率开关管的开关损耗。
[0019] 根据本发明的一个实施例，每个PffM周期的下行半周期的PffM波形对应的三相比较 点时间包括最大相比较点时间Tmax、中间相比较点时间Tmid和最小相比较点时间Tmin，其 中，Tmax > Tmid > Tmin。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述PWM移相模块根据所述预设的窄脉宽限制阈值对 所述当前PWM周期的下行半周期的PWM波形对应的三相比较点时间进行窄脉宽限制时，其 中，当Tmax>(Ts-Tm)/2时，所述HVM移相模块将所述当前HVM周期的下行半周期的HVM波形