一种基于单电阻电流采样重构方法与流程

本发明涉及一种采样方法，更具体地说，它涉及一种基于单电阻电流采样重构方法。

背景技术：

20世纪70年代西门子首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制电机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制电机转矩的目的。

定子电流检测是否准确直接影响到电机控制的效果。在低成本应用场合，现有的方法使用的是非对称三相pwm方式对有效非观测窗口进行同步左移相或右移相，来扩大非观测窗口时间使得满足电流重构，同时又能保持基本有效矢量时间不变，或是采样非观测窗口时，需要观测窗口相进行中间挖槽往两端移相，实现非观测窗口的电流重构，但无论以上两种方法如何实现，需要处理器硬件支持非对称三相pwm，或是pwm中间挖槽向两端移相机制，重构方法非常依赖处理器的能力，具有一定局限性，增加额外的硬件成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于单电阻电流采样重构方法，该方法具有提升产品性能的同时又不增加额外的硬件成本的好处。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于单电阻电流采样重构方法，s1，获取多个连续的svpwm周期；

s2，获取每个周期内的采样时间；

s3，将多个周期分为采样时间充足周期和采样时间不充足周期；

s4，在采样时间不充足周期内增加采样窗口时间，在下一周期内归还在采样时间不充足周期内增加的采样窗口时间；

s5，直至归还全部的增加采样窗口时间，并且保证总体基本矢量不变。

本发明进一步设置为：所述采样时间具体包括有v100和v110。

本发明进一步设置为：所述s1，获取的为两个连续的周期；

s2，获取两个周期的采样时间；

s3，得到v110有效矢量的采样时间均不足而v100的采样时间是足够的第一周期和第二周期；

s4，当第二周期v110矢量时间不足时，减小第二周期c相的pwm以能满足v110矢量采样时间的窗口，在第一周期增加c相pwm的时间归还v100矢量时间；

s5，保证总体基本矢量不变，还掉第二周期c相借的时间。

本发明进一步设置为：所述第一周期采样得到ia，所述第二周期采样得到ic，基于ia+ib+ic＝0，得到ib。

本发明进一步设置为：所述s4中，当增加pwm归还的时间使得第一周期v110矢量时间不足时，生成v101新生矢量。

本发明进一步设置为：所述s1，获取的为多个连续的周期；

s2，获取多个周期的采样时间；

s3，得到v110和v100有效矢量的采样时间均不足的第一周期和第二周期以及多个下一周期；

s4，在第一周期的v100电压矢量窗口插入时间t1以满足采样时间要求，得到ia，在第二周期a相归还t1时间后再根据归还调整后的a相pwm位置适当调整插入v110矢量时间t2以满足ic采样时间，相邻下一周期c相归还t2时间后，该下一周期的a相再根据c相归还后的位置，该下一周期的a相再向后个pwm借出时间t3以满足v100电压矢量采样的时间。

s5，直至总体基本矢量不变。

综上所述，本发明具有以下有益效果：利用等效不变原则，在单周期内增加必要采样窗口时间，在下一周期归还掉增加的采样窗口时间，并在需要增加采样窗口时才增加，采样时间够时则不用增加窗口时间的原则。使用传统对称pwm方法分时采样三相电流，每次只借一相时间还一相时间，来确保减少电流谐波，并且本方法摒弃使用2个adc器同时采样2个窗口，这样仅使用一个adc器就能满足低成本处理器完成单电组采样电流的重构，通过适量的软件运算，使用传统电机控制处理器就能完成全区域的电流采样和解耦闭环，并且不用增加任何额外硬件成本。

附图说明

图1为电压矢量的扇形示意图；

图2为第一实施例的2个svpwm周期图；

图3为第一实施例的周期变化过程图；

图4为第一实施例的周期最终结果图；

图5为第一实施例的周期中没有v110矢量的示意图；

图6为第一实施例的周期中矢量分解示意图；

图7为第二实施例的2个svpwm周期图；

图8为第二实施例的周期变化过程图；

图9为第二实施例的周期最终结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参照图1至图9所示，为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于单电阻电流采样重构方法，s1，获取多个连续的svpwm周期；

s2，获取每个周期内的采样时间；

s3，将多个周期分为采样时间充足周期和采样时间不充足周期；

s4，在采样时间不充足周期内增加采样窗口时间，在下一周期内归还在采样时间不充足周期内增加的采样窗口时间；

s5，直至归还全部的增加采样窗口时间，并且保证总体基本矢量不变。

本发明的设计，利用等效不变原则，在单周期内增加必要采样窗口时间，在下一周期归还掉增加的采样窗口时间，并在需要增加采样窗口时才增加，采样时间够时则不用增加窗口时间的原则。使用传统对称pwm方法分时采样三相电流，每次只借一相时间还一相时间，来确保减少电流谐波，并且本方法摒弃使用2个adc器同时采样2个窗口，这样仅使用一个adc器就能满足低成本处理器完成单电组采样电流的重构，通过适量的软件运算，使用传统电机控制处理器就能完成全区域的电流采样和解耦闭环，并且不用增加任何额外硬件成本。

采样时间具体包括有v100和v110。

第一实施例：

s1，获取的为两个连续的周期；

s2，获取两个周期的采样时间；

s3，得到v110有效矢量的采样时间均不足而v100的采样时间是足够的第一周期和第二周期；

s4，当第二周期v110矢量时间不足时，减小第二周期c相的pwm以能满足v110矢量采样时间的窗口，在第一周期增加c相pwm的时间归还v100矢量时间；

s5，保证总体基本矢量不变，还掉第二周期c相借的时间。

第一周期采样得到ia，第二周期采样得到ic，基于ia+ib+ic＝0，得到ib。

连续的2个svpwm周期如图2所示，v110有效矢量的采样时间均不足，而v100的采样时间是足够的。本发明方法的实现如图3，图4所示，因为后窗v110矢量时间不足，而减小了c相的pwm以能满足v110矢量采样时间的窗口，但需要在下一个周期要增加c相pwm的时间归还v100矢量时间以保证总体基本矢量不变，从而还掉t2周期c相借的时间。(左斜框线为采样时间，右斜框线为借用时间，交叉框线为归还时间)

s4中，当增加pwm归还的时间使得第一周期v110矢量时间不足时，生成v101新生矢量。这并不影响svpwm总体矢量方向，v100矢量作用时间不变。如图5、图6所示，假设原图中没有v110矢量施加，此时空间矢量处于v100电压轴上作用时间为t1，当发生借窗行为时，产生一个t1时间的v100和t2时间的v110矢量合成v1矢量，将v1做xy分解，得到v100矢量轴上的v100矢量分量作用时间为t1+t2/2；当下一个周期发生还窗行为时，得到一个t1-t2时间的v100电压矢量和一个t2时间的v101矢量，同时得到一个合成v1’矢量，v1’做xy分解，得到v100矢量轴上的v100矢量分时作用时间为t1-t2+t2/2＝t1-t2/2。而y轴分量作用时间相等方向相反抵消。那个这2个svpwm周期总共v100矢量作用时间合仍为2t1。和未进行借还窗动作的矢量等效。

第二实施例：

s1，获取的为多个连续的周期；

s2，获取多个周期的采样时间；

s3，得到v110和v100有效矢量的采样时间均不足的第一周期和第二周期以及多个下一周期；

s4，在第一周期的v100电压矢量窗口插入时间t1以满足采样时间要求，得到ia，在第二周期a相归还t1时间后再根据归还调整后的a相pwm位置适当调整插入v110矢量时间t2以满足ic采样时间，相邻下一周期c相归还t2时间后，该下一周期的a相再根据c相归还后的位置，该下一周期的a相再向后个pwm借出时间t3以满足v100电压矢量采样的时间。

s5，直至总体基本矢量不变。

以2个svpwm周期如图7所示，因为前后窗口都v100和v110作用时间都比较小，导致前后两个采样窗口均不能正常采样，本发明方法的实现如图8所示，先采样v100电压矢量窗口，插入时间t1以满足采样时间要求，得到ia，在t2周期a相归还t1时间后再根据归还调整后的a相pwm位置适当调整插入v110矢量时间t2以满足ic采样时间。第三周期c相归还t2时间后，a相再根据c相归还后的位置，a相适当再向后个pwm借出时间t3以满足v100电压矢量采样的时间，如此往复，如图9所示。

空间电压矢量脉宽调制(svpwm)的基本思想为，以三个相对称正弦电压供电式交流电动机的理想磁通圆为参考基准，由逆变器不同的开关模态所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通，并由它们比较的结果决定逆变开关状态，形成指令的pwm波形。通过8种基本的电压矢量形成任何预期的指令电压矢量，定义每相桥臂的开关管状态分别为sa，sb，sc，把上桥臂开关管导通时定义为状态”1”，判断时定义为”0”。根据3组桥臂(sa，sb，sc)的通断，产生6组基本的非零空间矢量，即v001，v010，v011，v100，v101，v110和2组零矢量v000，v111。

如下图1所示，以第一扇区为例参考电压矢量v由v110和v1002个基本矢量合成，作用有效时间分别为t1,和t2。电压矢量v经调制的pwm波形如图2所示。在基本矢量v100作用的t2时间内逆变器桥臂只有a相桥臂导通，b,c相下桥臂导通，形成回路，如图3所示。此时母线电流i＝ia。同理基本矢量v110作用时母线电流i＝-ic。以此类推，等到不同扇区可以检测的相电流，在一个pwm周期内，2个基本矢量作用时，分别检测出对应的母线电流，通过ia+ib+ic＝0计算得到全部的相电流信息。

本发明方法的特点是，使用传统对称pwm方法分时采样三相电流，每次只借一相时间还一相时间，来确保减少电流谐波，并且本方法摒弃使用2个adc器同时采样2个窗口，这样仅使用一个adc器就能满足低成本处理器完成单电组采样电流的重构，通过适量的软件运算，使用传统电机控制处理器就能完成全区域的电流采样和解耦闭环，并且不用增加任何额外硬件成本。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。