一种单电阻电流采样方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及电流采样，特别是涉及一种单电阻电流采样方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、永磁同步电机具备功率密度高、调速范围宽、动态响应快等优势，在交流调速、冶金采矿、工业制造等领域得到了广泛应用。转子位置、转速和定子三相绕组电流是永磁同步电机矢量控制系统的重要参数。其中，定子三相电流的采样方法和采样准确性直接决定了系统的成本、闭环的响应和电机的安全运行。霍尔电流传感器、单电阻电流采样和三电阻电流采样是目前三种常用的电流采样方法。可参阅图1a，为霍尔传感器采样的电路示意图，霍尔传感器的电流采样精度高、检测范围广、可实现电气隔离，但存在体积大、成本昂贵等缺陷，不适用于高集成度、低成本的应用场合。可参阅图1b，为三电阻电流采样的电路示意图，在变频器的三相下管处各放置一个采样电阻，在某相下管导通时采样该相电流，并通过软件算法重构得到三相电流。三电阻电流采样实现简单，一定程度上也便于集成，但在高调制比区域，由于下管开通时间过短，会产生电流观测盲区。

2、可参阅图1c，为单电阻电流采样的电路示意图，在变频器的母线电容下面放置一个采样电阻，其采样母线电流，并依据直流母线电流与电机相电流在不同电压矢量下的对应关系，可以通过算法重构得到三相电流。相比霍尔传感器电流采样和三电阻电流采样，单电阻电流采样可以最大限度降低成本、减小系统体积，集成和价格优势明显。但在低调制比区域，以及非零电压矢量交界区域，由于电流流经母线电容的时间过短，使得无法准确采样电流，即单电阻电流采样方法也会产生电流观测盲区。

3、综上所述，如何有效地实现变频器的准确的电流采样，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单电阻电流采样方法、系统、设备及存储介质，以实现变频器的准确的电流采样。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种单电阻电流采样方法，包括：

4、确定出单电阻采样时的最小采样时长；

5、基于所述最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，以所述变频器所接收到的所有的驱动脉冲的持续时长均大于所述最小采样时长为修正原则，对正弦脉宽调制的三相调制波进行修正，得到正弦脉宽调制的三相修正调制波；

6、基于所述正弦脉宽调制的三相修正调制波完成所述变频器的驱动控制；

7、以单电阻采样的方式，确定出所述变频器工作过程中的三相电流。

8、在一种实施方式中，所述基于所述最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，以所述变频器所接收到的所有的驱动脉冲的持续时长均大于所述最小采样时长为修正原则，对正弦脉宽调制的三相调制波进行修正，得到正弦脉宽调制的三相修正调制波，包括：

9、基于所述最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，确定出电流采样最小时间计数值；

10、基于正弦脉宽调制的三相调制波，所述三角载波幅值以及所述电流采样最小时间计数值，以所述变频器所接收到的所有的驱动脉冲的持续时长均大于所述最小采样时长为修正原则，确定出正弦脉宽调制的三相调制波修正量；

11、基于所述正弦脉宽调制的三相调制波修正量对所述三相调制波进行修正，得到正弦脉宽调制的三相修正调制波。

12、在一种实施方式中，所述基于正弦脉宽调制的三相调制波，所述三角载波幅值以及所述电流采样最小时间计数值，以所述变频器所接收到的所有的驱动脉冲的持续时长均大于所述最小采样时长为修正原则，确定出正弦脉宽调制的三相调制波修正量，包括：

13、当(umax-umid)≥ums，且(umid-umin)≥ums成立时，确定出ucom_max＝0，ucom_mid＝0，ucom_min＝0；

14、当(umax-umid)＜ums，且(umid-umin)＜ums成立时，确定出ucom_max＝ums-(umax-umid)，ucom_mid＝0，ucom_min＝-(ums-(umid-umin))；

15、当(umax-umid)＜ums，umax+(ums-(umax-umid))＜uprd，且(umid-umin)≥ums成立时，确定出ucom_max＝ums-(umax-umid)，ucom_mid＝0，ucom_min＝0；

16、当(umax-umid)＜ums，umax+(ums-(umax-umid))≥uprd，且(umid-umin)≥ums成立时，确定出ucom_max＝0，ucom_mid＝-(ums-(umax-umid))，ucom_min＝0；

17、当(umax-umid)≥ums，(umid-umin)＜ums且umin-(ums-(umid-umin))≥0成立时，确定出ucom_max＝0，ucom_mid＝0，ucom_min＝-(ums-(umid-umin))；

18、当(umax-umid)≥ums，(umid-umin)＜ums且umin-(ums-(umid-umin))＜0成立时，确定出ucom_max＝0，ucom_mid＝ums-(umid-umin)，ucom_min＝0；

19、其中，ums表示的是所述电流采样最小时间计数值，umax表示的是当前的正弦脉宽调制的三相调制波最大相的值，umid表示的是当前的正弦脉宽调制的三相调制波中间相的值，umin表示的是当前的正弦脉宽调制的三相调制波最小相的值；uprd表示的是所述三角载波幅值；

20、ucom_max表示的是确定出的正弦脉宽调制的三相调制波修正量中的最大相修正值，ucom_mid表示的是确定出的正弦脉宽调制的三相调制波修正量中的中间相修正值，ucom_min表示的是确定出的正弦脉宽调制的三相调制波修正量中的最小相修正值。

21、在一种实施方式中，所述基于所述正弦脉宽调制的三相调制波修正量对所述正弦脉宽调制的三相调制波进行修正，得到正弦脉宽调制的三相修正调制波，包括：

22、在三角载波的上升方向，得到的正弦脉宽调制的三相修正调制波最大相的值um_max＝umax+ucom_max，正弦脉宽调制的三相修正调制波中间相的值um_mid＝umid+ucom_mid，正弦脉宽调制的三相修正调制波最小相的值um_min＝umin+ucom_min；

23、在三角载波的下降方向，得到的正弦脉宽调制的三相修正调制波最大相的值um_max＝umax-ucom_max，正弦脉宽调制的三相修正调制波中间相的值um_mid＝umid-ucom_mid，正弦脉宽调制的三相修正调制波最小相的值um_min＝umin-ucom_min；

24、当a相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波最大相时，得到的正弦脉宽调制的a相修正调制波um_a＝um_max，当a相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波中间相时，得到的正弦脉宽调制的a相修正调制波um_a＝um_mid，当a相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波最小相时，得到的正弦脉宽调制的a相修正调制波um_a＝um_min；

25、当b相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波最大相时，得到的正弦脉宽调制的b相修正调制波um_b＝um_max，当b相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波中间相时，得到的正弦脉宽调制的b相修正调制波um_b＝um_mid，当b相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波最小相时，得到的正弦脉宽调制的b相修正调制波um_b＝um_min；

26、当c相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波最大相时，得到的正弦脉宽调制的c相修正调制波um_c＝um_max，当c相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波中间相时，得到的正弦脉宽调制的c相修正调制波um_c＝um_mid，当c相为当前的正弦脉宽调制的三相调制波最小相时，得到的正弦脉宽调制的c相修正调制波um_c＝um_min。

27、在一种实施方式中，所述基于所述最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，确定出电流采样最小时间计数值，包括：

28、基于所述最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，按照的计算方式，确定出电流采样最小时间计数值；

29、其中，ums表示的是所述电流采样最小时间计数值，tsam_min表示的是所述最小采样时长，ts表示的是所述采样周期，uprd表示的是所述三角载波幅值。

30、在一种实施方式中，所述以单电阻采样的方式，确定出所述变频器工作过程中的三相电流，包括：

31、当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为a相时，以单电阻采样的方式，检测出所述变频器工作过程中的b相电流和c相电流，并基于所述变频器工作过程中的b相电流和c相电流确定出所述变频器工作过程中的a相电流；

32、当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为b相时，以单电阻采样的方式，检测出所述变频器工作过程中的a相电流和c相电流，并基于所述变频器工作过程中的a相电流和c相电流确定出所述变频器工作过程中的b相电流；

33、当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为c相时，以单电阻采样的方式，检测出所述变频器工作过程中的a相电流和b相电流，并基于所述变频器工作过程中的a相电流和b相电流确定出所述变频器工作过程中的c相电流。

34、在一种实施方式中，所述当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为a相时，以单电阻采样的方式，检测出所述变频器工作过程中的b相电流和c相电流，并基于所述变频器工作过程中的b相电流和c相电流确定出所述变频器工作过程中的a相电流，包括：

35、当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为a相时，如果a，b，c三相上管驱动信号依次为1，0，1，则确定出ib＝-isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为0，1，0，则确定出ib＝isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为1，1，0，则确定出ic＝-isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为0，0，1，则确定出ic＝isam；

36、通过ia＝-ib-ic的计算方式，确定出所述变频器的工作过程中的a相电流；其中，ia，ib，ic依次表示确定出的所述变频器工作过程中的a相电流，b相电流，c相电流，isam表示的是单电阻采样电流；

37、所述当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为b相时，以单电阻采样的方式，检测出所述变频器工作过程中的a相电流和c相电流，并基于所述变频器工作过程中的a相电流和c相电流确定出所述变频器工作过程中的b相电流，包括：

38、当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为b相时，如果a，b，c三相上管驱动信号依次为0，1，1，则确定出ia＝-isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为1，0，0，则确定出ia＝isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为1，1，0，则确定出ic＝-isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为0，0，1，则确定出ic＝isam；

39、通过ib＝-ia-ic的计算方式，确定出所述变频器工作过程中的b相电流；

40、所述当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为c相时，以单电阻采样的方式，检测出所述变频器工作过程中的a相电流和b相电流，并基于所述变频器工作过程中的a相电流和b相电流确定出所述变频器工作过程中的c相电流，包括：

41、当正弦脉宽调制的三相修正调制波当前的中间相为c相时，如果a，b，c三相上管驱动信号依次为0，1，1，则确定出ia＝-isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为1，0，0，则确定出ia＝isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为1，0，1，则确定出ib＝-isam；如果a，b，c三相上管驱动信号依次为0，1，0，则确定出ib＝isam；

42、通过ic＝-ia-ib的计算方式，确定出所述变频器工作过程中的c相电流。

43、一种单电阻电流采样系统，包括：

44、最小采样时长确定模块，用于确定出单电阻采样时的最小采样时长；

45、修正模块，用于基于所述最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，以所述变频器所接收到的所有的驱动脉冲的持续时长均大于所述最小采样时长为修正原则，对正弦脉宽调制的三相调制波进行修正，得到正弦脉宽调制的三相修正调制波；

46、驱动控制模块，用于基于所述正弦脉宽调制的三相修正调制波完成所述变频器的驱动控制；

47、采样模块，用于以单电阻采样的方式，确定出所述变频器工作过程中的三相电流。

48、一种单电阻电流采样设备，包括：

49、存储器，用于存储计算机程序；

50、处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述所述的单电阻电流采样方法的步骤。

51、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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的单电阻电流采样方法的步骤。

52、应用本发明实施例所提供的技术方案，采用的是单电阻采样的方式，确定出变频器工作过程中的三相电流，因此，本技术的方案具有单电阻电流采样所带来的成本低，体积小，集成优势明显等方面的优点。而如果是直接通过正弦脉宽调制的三相调制波与三角载波进行比较，即进行传统的spwm调制时，如上文的描述，部分情况下存在电流观测盲区的问题。对此，本技术的方案中，会确定出单电阻采样时的最小采样时长，进而基于最小采样时长，采样周期以及三角载波幅值，对正弦脉宽调制的三相调制波进行修正，得到正弦脉宽调制的三相修正调制波，从而使得后续在进行变频器的驱动控制时，变频器所接收到的所有的驱动脉冲的持续时长均大于最小采样时长。也就是说，本技术的方案通过对正弦脉宽调制的三相调制波进行修正，使得不会出现驱动脉冲的持续时长过短的情况，因此在任意调制比下，任意角度区域下，均可以实现精确的电流采样。