1.本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，特别是一种永磁同步电机非观测区电流重构方法。
背景技术：2.永磁同步电机因其具备结构简单、效率高、功率密度大、转动惯量小等优点，被广泛的应用于电机控制领域。在永磁同步电机驱动系统中，实时检测电机三相绕组相电流和转子位置信息是实现闭环矢量控制不可或缺的条件，因此需要引入电流传感器和位置传感器。
3.目前，位置传感器和电流传感器在实际应用过程中仍然存在如:增加系统成本，降低电机的使用寿命、影响系统的可靠性等缺点。为了增强系统的可靠性，避免位置传感器带来的系列风险，越来越多的专家学者投入到无位置传感器控制技术的研究中，因此无位置传感器控制成为了电机控制领域的一个十分重要的研究方向。
4.在电机控制系统中，定子三相绕组的相电流采样是与无位置传感器控制同样重要的研究课题，三相绕组电流检测的准确性直接决定系统运行性能，因此，精确地采样相电流至关重要。当前，为了能够实现高性能、低成本等目的电机控制系统，许多专家学者投入到研究非观测区电流重构方法中，目前常用的方法可以分为三类。第一类方法为修改pwm脉冲法；第二类方法为状态观测器法，这类方法通常在非观测区域，利用正弦曲线观测器来从母线电流中提取得到相电流信息，从而对电机进行矢量控制。第三类方法为矢量脉冲插入法，脉冲矢量插入法在每个pwm周期结束时插入三个短时测量脉冲矢量。这样即使参考电压矢量进入相电流非观测区，插入的测量脉冲矢量均可以采样得到三相绕组电流。由于该方法在应用过程中改变了pwm波形，故其应用受到一定限制，此外矢量脉冲插入法增加了功率器件的开关次数，因此还需要额外的补偿算法。
5.对于单电阻采样，每个pwm周期内需要进行两次电流采样，但每次电流采样都需要经过电流稳定建立时间、最小采样保持时间和a/d转换时间等几个过程，因此若要精确的完成每次电流采样，在电流重构过程中需要保证每个电压矢量的作用时间大于最小采样时间窗口。当空间矢量分布在扇区边缘或者低调制区时，就会出现电压矢量的作用时间小于最小采样窗口的情况，即有一相或者两相电流的采样时间小于最小采样时间。为便于理解，将扇形边缘区域或者低调制区域统称为非观测区。
6.sarotha b等人采用正弦曲线拟合观测器进行非观测区域相电流重构，使估计的电流趋近参考正弦三相电流，但该方法过于依赖电机参数，不具备通用性。
技术实现要素：7.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种永磁同步电机非观测区电流重构方法，以解决在永磁同步电机非观测区域无法获取相电流，严重影响电机控制性能的缺陷。
8.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机非观测区电流重构方法，包括以下步骤：步骤1、判断相电流：通过分析三相全桥电压源逆变器的电流支路，从而获得不同电压矢量下各支路电流与绕组电流对应的关系表，通过查找所述关系表，获知采样电流为何相电流；步骤2、估算相电流：建立轴电流状态方程，通过对时刻轴电流、和状态方程估计得时刻的轴电流、；对坐标系下的电流、进行clarke反变换，得到估计的三相电流、、;步骤3、根据真实相电流与估计相电流计算得到相电流的比例系数;步骤4、根据所述比例系数修正估计得到的轴电流：利用相电流的比例系数对估计得到的轴电流、进行修正，获取修正后的轴电流、；步骤5、采用clarke反变换获得重构的三相电流、、。
9.作为本发明的进一步改进，所述步骤2具体如下：设计电流观测器，使用轴电流估算出三相电流，坐标系下的电流可表示为如下矢量形式：其中表示坐标系下时刻的电流矢量，表示轴电流，即，表示轴电流，即，其中为电流幅值，为电角速度；因此坐标系下电流观测器的状态方程为：其中，为电流的导数，为电流的导数；将状态方程离散化可得到估计电流：
其中，为采样间隔时间；假定在一个采样周期内电机转速是不变的，通过clarke反变换可以得到a、b、c三相坐标系下的电流观测器，如下：其中，、、分别表示通过真实相电流、、估计得到的a相、b相、c相电流，表示轴的估计电流，表示轴的估计电流。
10.作为本发明的进一步改进，在步骤3中，所述比例系数的计算方法具体如下：其中，即在非观测区内只能采样得到相电流情况，即在非观测区内只能采样得到相电流情况，即在非观测区内只能采样得到相电流情况。
11.作为本发明的进一步改进，步骤4中，根据比例系数修正估计得到的轴电流，获取修正后的轴电流、具体如下：。
12.作为本发明的进一步改进，设修正后的轴电流、为，则步骤5中，重构的三相电流、、具体如下：
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13.本发明的有益效果是：1、本发明不需要增加开关频率进而增加系统的损耗；2、本发明没有改变pwm波形，从而不会造成电流波形畸变；3、本发明不需要复杂的补偿算法，不会增加程序的计算时间；4、本发明通过单相(母线)电流来估算三相电流，无需改变硬件，从而实现在不增加硬件成本的情况下，提高永磁同步电机的控制效果。
附图说明
14.图1为本发明实施例的流程框图；图2为本发明实施例的结构框图；图3为本发明实施例中三相全桥电压源逆变器的永磁同步电机拓扑图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
16.如图1所示，一种永磁同步电机非观测区电流重构方法，首先分析三相全桥电压源逆变器的电流支路，得到不同电压矢量下各支路电流与绕组电流对应的关系表，然后查表得到采样电流为何相电流，通过对时刻轴电流的状态方程估计得时刻的电流，之后对坐标系下的电流进行clarke反变换，得到估计的三相电流，使用三相电流与真实采样得到的电流获取比例系数，利用比例系数修正估计得到的轴电流，最后再采用clarke反变换得到重构三相电流。
17.下面对本实施例作进一步的说明，具体包括：1)判断相电流:如图2所示，图2为采用三相全桥电压源逆变器的永磁同步电机拓扑，该逆变器结构由六个功率管组成，即q1、q2、q3、q4、q5、q6。根据这六个功率管的开通和关断，可以组合成八个电压矢量，其中六个非零的有效电压矢量和两个零电压矢量。由于多种组合开关的存在，任意两个功率管之间的支路电流会随着开关状态的不同而改变，所以在这些电流支路中会蕴含着不同的相电流信息，可以用来实现相电流重构。
18.如图3所示，将逆变器的电流支路进行标号，、、为永磁同步电机三相绕组的真实相电流，规定电流流入电机的方向为正，流出电机的方向为负。为了得到各支路的相电流，分析在经典svpwm控制算法中八个电压矢量下的支路电流采样结果，得到支路电流和绕
组相电流对应关系如表1所示：表1 不同电压矢量下各支路电流与绕组电流关系表因此可以根据开关的状态和占空比关系进行判断采样为何相电流。
19.2）估算三相电流：设计电流观测器，使用电流估算出三相电流。坐标系下的电流可表示为如下矢量形式：其中表示坐标系下时刻的电流矢量，表示轴电流，即，表示轴电流，即，其中为电流幅值，为电角速度；因此坐标系下的电流观测器状态方程为：其中，为电流的导数，为电流的导数；将状态方程离散化可得到估计电流：
其中，为采样间隔时间；假定在一个采样周期内电机转速是不变的，通过clarke反变换可以得到a、b、c三相坐标系下的电流观测器，如下：其中，、、分别表示通过真实相电流、、估计得到的a相、b相、c相电流，表示轴的估计电流，表示轴的估计电流。
20.3）根据真实相电流与估计相电流计算比例系数，比例系数计算公式如下：其中，即在非观测区内只能采样得到相电流情况，即在非观测区内只能采样得到相电流情况，即在非观测区内只能采样得到相电流情况。
21.4）使用比例系数修正估计得到的轴电流，获取修正后的轴电流、：。
22.5）重构相电流：设修正后的轴电流、为，根据修正后的轴电流采用clarke反变换，重构相电流、、，公式如下：
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23.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。