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_3

文档序号:9914081阅读:来源:国知局
电流的负值;当三相中最小相 为U时,电流II为U相电流;当三相中最小相为V时,电流II为V相电流;当三相中最小相为W 时,电流II为W相电流。
[0053] 表 1
[0055]由此,在根据当前PWM周期的二相关系(最大相、中间相和最小相)进行电机二相电 流重构时,最大相相电流为电流I的负值,最小相相电流为电流Π ,中间相相电流为(最大相 相电流+最小相相电流)的负值。
[0056]由此,该方法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。
[0057] 根据本发明的一个实施例,如图2所示,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 |l]Tmin,其中,Tmax > Tmid > Tmin。
[0058] 也就是说,可依据PWM波形三相比较点时间的大小,由大到小依次定义为最大相比 较点时间Tmax、中间相比较点时间Tm i d和最小相比较点时间Tmi η,从而区分出每个PffM周期 的最大相、中间相和最小相。
[0059] 需要说明的是,每个PffM周期的下行半周期采用递减计时方法,如此,在图2的下行 半周期中,前面的比较点时间大于后面的比较点时间,且每个比较点时间都大于等于〇且小 于等于PffM周期/2,即Ts 2 Tmax 2 Tmid 2 Tmin 2 0。根据本发明的一个实施例,如图3所示,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 进行窄脉宽限制即步骤S2进一步包括:
[0060] S21:当Tmax>(Ts-Tm)/2时,将当前P丽周期的下行半周期的P丽波形对应的三相 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P丽周期,Tm为预设的窄脉 宽限制阈值;
[00611 S22:当Tmin<Tm/2时,将当前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。
[0062]也就是说,最大相比较点时间Tmax大于((Pmi周期-窄脉宽限制阈值)/2)时,最大 相比较点时间Tmax置为(PWM周期/2 ),即驱动模块中最大相对应的上管输出恒定低电平、最 大相对应的下管输出恒定高电平;而当最小相比较点时间Tmin小于(窄脉宽限制阈值/2) 时,最小相比较点时间Tmin置为零,即驱动模块中最小相对应的上管输出恒定高电平、最小 相对应的下管输出恒定低电平。
[0063]换言之,窄脉宽限制就是当Pmi脉宽大于(Pmi周期-窄脉宽限制阈值)时输出恒定 高电平,当PWM脉宽小于窄脉宽限制阈值时,输出恒定低电平。
[0064]进一步地,根据本发明的一个实施例,如图4所示,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PffM移相处理以获得三相上行比较点时间和三相下行比较 点时间即步骤S2,包括:
[0065] S23:当(Tmax-Tmid) <1^时,对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三 相上行比较点时间和三相下行比较点时间,其中,Tw为电流采样窗口时间;
[0066] S24:当(Tmax-Tmid) 2 Tw且(Tmid-TminXTw时,对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三相上行比较点时间和三相下 行比较点时间;
[0067] S25:当(Tmax-Tmid) 2 Tw且(Tmid-Tmin) 2 Tw时,直接计算三相上行比较点时间和 三相下行比较点时间。
[0068]也就是说,判断(最大相比较点时间Tmax-中间相比较点时间Tmi η)是否小于电流 采样窗口时间Tw时,如果(Tmax-Tmid) <Tw,则进行最大相移相处理和最小相移相处理;否 则,如果(Tmax-Tmid) 2 Tw,则进一步判断(中间相比较点时间Tmid-最小相比较点时间 Tmin)是否小于电流采样窗□时间Tw,如果(Tmid-Tmin)CTw,则进行最小相移相处理,如果 (Tmid-Tmin) 2 Tw,则不进行移相处理。
[0069]具体地,对窄脉宽限制后的三相比较点时间进行最大相移相处理时,其中,如果 (Tmid+Tw) 2 Ts/2,则设置Smax= (Ts/2-Tmax),并设置3mid = 3min= (Ts/2-Tw-Tmin),其 中,Tw为电流采样窗口时间,Ts为PWM周期,Smax为最大相移相量,Smid为中间相移相量,δ min为最小相移相量;如果(Tmid+Tw) <Ts/2,则设置5max= (Tmid+Tw-Tmax),并设置Smid = δη?η = 0〇
[0070] 也就是说,如果(中间相比较点时间Tmid+电流采样窗口时间Tw) MPWM周期Ts/ 2),那么,最大相移相量Smax为(PffM周期Ts/2-最大相比较点时间Tmax),中间相移相量Smid 和最小相移相量δπ?η均为(Pmi周期Ts/2-电流采样窗口时间Tw-最小相比较点时间Tmin); 否则,如果(中间相比较点时间Tmid+电流采样窗口时间Tw)〈 (PffM周期Ts/2 ),则设置最大相 移相量Smax为(中间相比较点时间Tmid+电流采样窗口时间Tw-最大相比较点时间Tmax),中 间相移相量Smid和最小相移相量δπ?η均为零。
[0071]并且,对窄脉宽限制后的三相比较点时间进行最小相移相处理时,其中,如果 (Tmin-Tw) < 0,则设置5max = 5max+Tw_Tmin,并设置5mid = 5mid+Tw_Tmin,以及设置δη?η = δη?η-Τη?η,其中,Tw为电流采样窗口时间,5max为最大相移相量,5mid为中间相移相量,δ min为最小相移相量;如果(Tmin-Tw) >0,则设置δη?η = δη?η- (Tw-Tmin),并保持5max和δ mid不变。
[0072] 也就是说,如果(最小相比$父点时间Tmin-电流米样窗口时间Tw) S 0,那么,最大相 移相量Smax和中间相移相量δηι i d均增加(电流采样窗口时间Tw-最小相比较点时间Tm i η)即 3max = 3max+Tw-Tmin、3mid = 3mid+Tw-Tmin,最小相移相量δη?η减小(最小相比较点时间 Tmin)即5min = 5min-Tmin;否则,如果(最小相比较点时间Tmin-电流采样窗口时间Tw)>0, 则最大相移相量3max和中间相移相量5mid不变,最小相移相量δη?η减小(电流采样窗口时 间丁¥-最小相比较点时间1'111;[11)即5111;[11 = 5111;[11-(1¥-1'111;[11)。
[0073] 需要说明的是,每次进行移相处理之前,均将SmaxJmid和δπ?η设置为初始值零。
[0074] 进一步地,根据本发明的一个实施例,当当前PWM周期的下行半周期的PWM波形对 应的三相比较点时间处于当前周期的下行半周期时,移相后下行比较点时间=移相前的下 行比较点时间+对应相移相量;移相后上行比较点时间=移相前的上行比较点时间X 2 -移 相后上行比较点时间。具体地,可根据以下公式计算下一 PWM周期的三相上行比较点时间和 三相下行比较点时间:
[0075] Tmax_down = Tmax+5max,
[0076] Tmi d_down = Tm i d+δπι i d,
[0077] Tmin_down = Τη?η+δη?η,其中,Tmax_down、Tmid_down 和 Tmin_down 分别为三相下 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;
[0078] Tmax_up = Tmax X 2-Tmax_down,
[0079] Tmid_up = Tmid X 2-Tmid_down,
[0080] Tmin_up = Tmax X 2_Tmin_down,其中,Tmax_up、Tmid_up 和 Tmin_up 分别为三相上 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。
[0081] 另外,根据本发明的一个实施例,在获得三相上行比较点时间之后,还对移相后的 三相上行比较点时间进行限幅处理。具体地,移相后三相上行比较点时间的最大值限制为 (PffM周期Ts/2),最小值限制为零。
[0082] 综上,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采样触发时刻和第二AD采样触发时刻,最后在下一 PffM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。
[0083]下面描述应用上述方法的基于单电流传感器的三相电流重构装置。
[0084]图5是根据本发明实施例的基于单电流传感器的三相电流重构装置的方框示意 图。如图6所示,单电流传感器300用于检测直流母线电流。如图5所示,基于单电流传感器的 三相电流重构装置包括:电压调制模块1 〇、P丽移相模块20、P丽输出模块30、AD采样触发时 刻获取模块40和三相电流重构模块50。
[0085] 具体地,电压调制模块10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HVM周期的下行半周期的HVM波形对应的三相比较点时间,其中,三相输出电压根据当 前PffM周期对电机进行矢量控制获得。其中,电压调制算法可为二相调制算法、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。在本发明实施 例中,在每个PWM周期中均采用增减计时方法进行计时,例如在PWM周期的上行半周期,采用 递增计时以使计时器的计时时间从0增加到Ts/2;而在PWM周期的
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