开绕组永磁同步电机的相电流重构方法、设备及存储介质

本发明属于开绕组永磁同步电机控制，涉及一种开绕组永磁同步电机的相电流重构方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、永磁同步电机在航空航天、电动汽车等领域得到了广泛应用，然而传统三相星接电机驱动拓扑不具有容错能力，在高安全应用中受到了限制。然而开绕组永磁同步电机将传统星型绕组中性点打开，形成独立的三相绕组，采用双逆变器供电的方式使得三相电流可以独立控制，增强了容错运行能力，因此具有良好的应用价值。目前已有研究者将开放式绕组电机驱动系统应用于电动汽车、大功率拖动、起动/发电系统、风力发电系统等领域。

2、共直流母线型开绕组永磁同步电机系统仅需一个电源供电，结构简单，但是由于零序通路的存在，使得产生零序电流。零序电流的采集需要三相相电流同时采样，这使得硬件系统必须具备三个相电流传感器。在高安全性场合，甚至需要两个逆变器各加装三个相电流传感器来提高系统的可靠性。使用更多的电流传感器不仅增加了成本，还对系统稳定性带来风险。所以研究共直流母线型开绕组永磁同步电机系统基于母线电流传感器的相电流重构控制策略是十分有必要的。

3、在实际应用中，由于系统硬件的一些非理想因素，一定会存在采样时间。当给定参考电压矢量处于低调制区域或者扇区边界区域(有效电压矢量附近)时，可能存在一个或两个有效电压矢量的作用时间不满足最小采样时间tmin。这种情况下将无法准确地采样直流母线电流，因而无法实现相电流的重构。将这些无法实现相电流重构的区域称为不可观测区。

4、现有的技术中的相移法、插入测量矢量等方法虽然能够实现电流重构，但会存在重构电流的相位不同步的问题，很难进行零序电流的抑制，而且还会导致电流发生较大畸变。所以不适合直接应用于开绕组永磁同步电机的电流重构。

5、在各工业领域中，永磁同步电机及其驱动系统因其响应快、功率密度高、效率高等优点得到了广泛的应用。随着其应用场景愈发关键以及额定功率和电压等级的提高，其可靠性与可维护性成为了产品设计的重要指标，提高可靠性与可维护性成为了其研究领域的重要方向。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种开绕组永磁同步电机的相电流重构方法、设备及存储介质，解决在不可观测区相电流无法准确重构的问题。

3、技术方案

4、一种开绕组永磁同步电机的相电流重构方法，其特征在于：在共直流母线型拓扑结构的两个逆变器上各安装一个电流传感器，采样电流记作idc1和idc2，相电流重构步骤如下：

5、步骤1：在α-β坐标系下，根据开绕组永磁同步电机的相电流，采用电流闭环比例积分方法计算得到参考电压和将参考电压带入到传统的中矢量脉宽调制方法中，得到空间电压矢量的作用时间t1和t2；

6、步骤2：在高调制区，当t1≥tmin&t2≥tmin时，转至步骤3；当t1＜tmin&t2≥tmin时，转至步骤4；当t1≥tmin&t2＜tmin时，转至步骤5；tmin为电流采样最小采样时间；。

7、步骤3：当t1≥tmin&t2≥tmin时，和合成的参考电压矢量位于扇区n.c，在中矢量作用时间t1时，采样得到idc1-1和idc2-1，在中矢量作用时间t2时，采样得到idc1-2和idc2-2，转至步骤6；

8、步骤4：当t1＜tmin&t2≥tmin时，和合成的参考电压矢量位于扇区n.a，令作用时间为t2的中矢量的新作用时间为t1′,则t1′＝t2-t1；辅助电压矢量为扇区n的大矢量，作用时间为t2′，则t2′＝2t1cos30°；由于中矢量自身交替出现，仅在中矢量作用时间t1′时，采样得到idc1-1和idc2-1、idc1-2和idc2-2，转至步骤6；

9、步骤5：当t1≥tmin&t2＜tmin时，和合成的参考电压矢量位于扇区n.b，令作用时间为t1的中矢量的新作用时间为t1′,则t1′＝t1-t2；辅助电压矢量为扇区n的大矢量，作用时间为t2′，则t2′＝2t2cos30°；由于中矢量自身交替出现，仅在中矢量作用时间t1′时，采样得到idc1-1和idc2-1、idc1-2和idc2-2，转至步骤6；

10、步骤6：以采样得到的idc1-1和idc2-1、idc1-2和idc2-2，根据下表，重构得到开绕组永磁同步电机的相电流ia、ib、ic：

11、

12、所述高调制区是：udc为母线电压。

13、所述扇区n代指i、ii、iii、iv、v、vi。

14、传统中矢量脉宽调制方式采用101011-100001-110101-010100-011110-001010六个中矢量合成svpwm。

15、所述作用时间t2＜tmin的区域为扇区n.b，所述作用时间t1＜tmin的区域为扇区n.b，其他区域为扇区n.c。

16、所述采样时通过两个相同作用效果的中矢量自身交替出现以及大矢量的辅助，按

17、照pwm波形对称、开关次数最少的原则形成新的svpwm；仅在中矢量作用时，对母线电流进行采样。

18、一种采用所述开绕组永磁同步电机的相电流重构方法的开绕组永磁同步电机的电流闭环控制，其特征在于：根据权利要求1得到的重构的相电流，进而计算得到零序电流i0＝ia+ib+ic，以零序电流实现对系统的电流闭环控制。

19、一种开绕组永磁同步电机的终端设备，其特征在于，包括相互连接的处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现任一项所述数据迁移方法的步骤。

20、一种可读存储介质，其特征在于，所述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任一项所述数据迁移方法的步骤。

21、有益效果

22、本发明提出的一种开绕组永磁同步电机的相电流重构方法、设备及存储介质，在中矢量调制方法的基础上，在不可观测区以相同作用效果的中矢量交替出现和大矢量作为辅助进行参考矢量的合成，使电机驱动系统获得足够的直流母线采样时间，从而重构出三相相电流。本发明有效的减小了中矢量调制方法存在的不可观测区，降低了系统成本，而且没有增加额外的开关次数，仍保持对称式的三角载波调制方法，提高了开绕组永磁同步电机的控制效果。

23、本发明的具体有益效果为：

24、1.本发明减少了电流传感器的使用数量，仍然能够重构得到开绕组永磁同步电机相电流以及零序电流；

25、2.本发明的pwm基于三角载波生成，简单且便于实际应用，而且波形是对称式的，不会造成电流波形的畸变；

26、3.本发明pwm的开关次数没有增加，进而不会增加系统的损耗；

27、4.本发明通过母线电流传感器就可以重构得到开绕组永磁同步电机相电流以及零序电流，无需改变硬件拓扑结构，不增加系统成本就可以消除高调制区的不可观测区，提高了开绕组永磁同步电机的控制效果。