基于新型SVPWM的PMSM单电流传感器控制方法

本发明涉及电机控制，尤其是基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法。

背景技术：

1、永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)相比于传统电机，具有高效率、高控制精度、高功率密度、高稳定性、低噪音等特点，在家电、新能源汽车、风力发电等领域应用广泛。在电机的闭环控制中，相电流是一组极其重要的反馈量。通常情况下，需要安装至少两个电流传感器获取相电流。为进一步降低成本，减小系统的体积和重量，提出了单电流传感器控制技术。

2、单电流传感器控制技术，即利用一个电流传感器重构三相定子电流，实现矢量控制。但是，由于最小采样时间的限制，该技术不可避免地存在电流重构盲区。目前，研究学者提出了逆变器支路采样法，脉冲移位法等等。虽然减小了电流重构盲区，但是逆变器支路采样法存在附加引线过长，过流保护实现困难的问题，脉冲移位法破坏了传统空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，svpwm)七段式波形的对称性，容易引起电流畸变。因此，研究一种新型的pmsm单电流传感器控制技术，摒弃上述方法的缺点，对于降低系统成本，提高控制性能具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明人针对上述问题及技术需求，提出了基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，减小电流传感器数量，降低系统成本，并根据电机运行时所处电流重构盲区的差异，设计不同的svpwm方式实现矢量控制。本发明的技术方案如下：

2、新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，包括如下步骤：

3、在两电平三相逆变器的直流母线近地端安装一个电流传感器，用于测量直流母线电流；

4、获取电机转子当前所处的扇区以及扇区内一个pwm周期的两个有效电压矢量作用时长，根据两个有效电压矢量作用时长确定电机转子在该扇区所处区域，区域包括可观测区域、扇区边界区域和低调制区域；

5、优化电机转子在不同区域对应的svpwm调制方式，以保留pwm波形的对称性；

6、根据电机转子在该扇区所处区域对应的svpwm调制方式，确定传感器电流采样时刻，根据采样所得的直流母线电流进行相电流重构。

7、本发明的有益技术效果是：

8、本方法于直流侧近地端安装单电流传感器，分别针对低调制区域和扇区边界区域这两类电流重构盲区设计了两种脉宽调制方式。根据不同的调制方式，在一个pwm周期内选择两个不同的时刻采样母线电流，重构三相定子电流。相比于传统直流母线采样法，本方法有效消除了低调制区域和扇区边界区域的电流重构盲区，与逆变器支路采样法相比，通过实时检测母线电流，实现过流保护功能，且相对于采样两条支路电流之和的方法，无需附加额外引线，降低了信号的干扰；本方法保留了svpwm七段式波形的对称性，减小了电流波形的畸变。另外，修改后的脉宽调制方式改变了电压矢量的作用顺序，进一步降低开关损耗。

技术特征：

1.基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，所述优化电机转子在不同区域对应的svpwm调制方式，包括：

3.根据权利要求2所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，当电机转子处于低调制区域时，在保持pwm周期不变的前提下，前半个周期内电压矢量的切换时刻变化为：

4.根据权利要求2所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，当电机转子处于所述扇区边界区域或所述可观测区域时，不同扇区优化后的svpwm调制方式包括：

5.根据权利要求2所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，当电机转子处于低调制区域时，不同扇区优化后的svpwm调制方式包括，在所述扇区边界区域或所述可观测区域的调制方式基础上：

6.根据权利要求1所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，根据所述电机转子在该扇区所处区域对应的svpwm调制方式，确定传感器电流采样时刻，包括：

7.根据权利要求6所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，所述根据采样所得的直流母线电流进行相电流重构包括，当电机转子处于所述扇区边界区域或所述可观测区域时，规定电角度递增的方向为参考方向，将每个扇区依次分为a、b两部分，当第二有效电压矢量的作用时长大于第一有效电压矢量时，电机转子处于a部分，反之处于b部分，则不同扇区的电流采样策略包括：

8.根据权利要求6所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，所述根据采样所得的直流母线电流进行相电流重构包括，当电机转子处于低调制区域时，不同扇区的电流采样策略包括：

9.根据权利要求1所述的基于新型svpwm的pmsm单电流传感器控制方法，其特征在于，根据所述两个有效电压矢量作用时长确定电机转子在该扇区所处区域，包括：

技术总结
本发明公开了基于新型SVPWM的PMSM单电流传感器控制方法，涉及电机控制技术领域，该方法包括：在直流电源的近地端安装单电流传感器，分别针对低速区和中速区设计了两种脉宽调制方式；根据不同的调制方式，在一个PWM周期内选择两个不同的时刻采样母线电流，重构三相定子电流。本发明有效消除了扇区边界区域和低调制区域的电流重构盲区，通过实时检测母线电流，实现过流保护功能，并保留了SVPWM七段式波形的对称性，减小了电流波形的畸变。另外，优化后的脉宽调制方式改变了电压矢量的作用顺序，进一步降低开关损耗。

技术研发人员：沈艳霞,杨恒,赵芝璞
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5