一种永磁同步电机的母线电流估算方法

本发明涉及电子，具体涉及一种永磁同步电机的母线电流估算方法。

背景技术：

1、电机母线电流是用来判断电机运行状态的一个重要物理量，例如用来判断电机是否过流、是否空转或者堵转等等。一般对永磁同步电机进行磁场定向控制需要检测三相电流，如果要检测母线电流则需要额外的母线电流采样电路或者母线电流传感器，额外增加增加硬件成本。因此需要一种通过三相电流计算母线电流的方法。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种永磁同步电机的母线电流估算方法，使用三相电流计算母线电流，不需要额外的硬件，且简便易行，具有较好的适用性。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种永磁同步电机母线电流的估算方法，包括：

4、使用空间矢量脉冲宽度调制(svpwm)方法，通过六个非零矢量调制任意矢量，其中相邻两个非零矢量构成一个扇区，在一个扇区中的两个矢量按逆时针分别为第一矢量和第二矢量；

5、设svpwm周期为ts，然后根据所要调制的矢量以及平均值等效原理获得第一矢量作用时间t1、第二矢量作用时间t2和零矢量作用时间t0；

6、设母线电压为udc，通过在逆变器三相下桥均导通的中间时刻采样获取当前电机的每相电流，该方式采集的电流为该相在当前svpwm周期内的平均电流；

7、计算在第一矢量作用t1时间时母线在整个svpwm周期内的平均功率(为一段时间内能量和总时间的比值)p1，以及在第二矢量作用t2时间时，母线在整个svpwm周期内的平均功率p2，由于零矢量作用时母线上的平均功率为零，母线在整个svpwm周期内总的平均功率p＝p1+p2，利用公式idc＝p/udc获取母线电流idc；

8、获取母线电流之后进行低通滤波，滤除高频干扰。

9、进一步的，

10、在第一矢量作用t1时间时，整个svpwm周期内的母线平均电压u1＝t1/ts*udc，母线平均电流为i1，平均功率为p1＝u1*i1，同样的，在第二矢量作用t2时间时，整个svpwm周期内的母线平均电压u2＝t2/ts*udc，母线平均电流为i2，平均功率为p2＝u2*i2；

11、进一步的，

12、平均电流i1和i2的计算方法为：

13、根据第一矢量所对应的逆变器开关模式，可知在t1时间内x相电流(需根据实际情况考虑正负)为母线电流，该相在t0时间内的平均电流为ix0，在t1时间内的平均电流为ix1，在t2时间内的平均电流为ix2，则在一个svpwm周期内该相的平均电流

14、

15、同样的，在t2时间内y相电流(需根据实际情况考虑正负)为母线电流，该相在t0时间内的平均电流为iy0，在t1时间内的平均电流为iy1，在t2时间内的平均电流为iy2，则在一个svpwm周期内该相的平均电流

16、

17、上述ix、iy的值等同于对应相电流的采样值；

18、则在第一矢量作用t1时间时一个svpwm周期内的母线平均电流i1＝t1*ix1/ts，其中ix1＝(ix*ts-t2*ix2-t0*ix0)/t1；

19、在第二矢量作用t2时间时一个svpwm周期内的母线平均电流i2＝t2*iy2/ts，其中iy2＝(iy*ts-t1*iy1-t0*iy0)/t2；

20、进一步的，

21、母线电流idc的计算公式可按下面步骤重新推导：

22、

23、

24、

25、

26、x和y相中有一相的电流符号与母线电流符号相反，故其中一相电流应取负；

27、在实际应用中，一般可以忽略后面有高次系数的未知项，故简化公式为：

28、idc＝±(ix*t1-iy*t2)/ts

29、需根据扇区判断等式右边的正负；

30、通过该公式计算出的母线电流在进行低通滤波后就能够得到一个较为稳定的值，可近似为母线电流。该式可在对母线电流精确度要求不高时使用，比如需要进行过流检测时，只需要预先测试好实际母线电流阈值所对应的估算值阈值，即可用估算值进行过流检测。

31、进一步的，

32、若要获得更精确的母线电流，可以通过以下方式进行修正：

33、由于滤波后母线电流的估计值idc＝(±)(ix*t1-iy*t2)/ts趋于一个稳定值，且实际母线电流也趋于一个稳定值，故可设一个修正系数k，使母线电流由下式计算得到：idc＝(±)k*(ix*t1-iy*t2)/ts；

34、修正系数k在工况不变的情况下与t0/ts有关，且在t0/ts变化不大时可近似看作不变的值。因此可以按照t0/ts的值分梯度测定修正系数，将修正系数和t0/ts的对应值列成表格，实际应用时根据表格选择修正系数，从而得到相对准确的母线电流。

35、本发明的有益效果如下：

36、本发明能够通过已有参数对母线电流进行估算，不需要通过额外的硬件对母线电流进行检测，降低了成本；通过修正系数，进一步地提高了估算精度；该方法实施简单，计算量少，对单片机算力要求低。

技术特征：

1.一种永磁同步电机的母线电流估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机的母线电流估算方法，其特征在于，在第一矢量作用t1时间时，整个svpwm周期内的母线平均电压u1＝t1/ts*udc，母线平均电流为i1，平均功率为p1＝u1*i1，同样的，在第二矢量作用t2时间时，整个svpwm周期内的母线平均电压u2＝t2/ts*udc，母线平均电流为i2，平均功率为p2＝u2*i2；

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机的母线电流估算方法，其特征在于，平均电流i1和i2的计算方法为：

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机的母线电流估算方法，其特征在于，母线电流idc的计算公式按下面步骤重新推导：

5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机的母线电流估算方法，其特征在于，若要获得更精确的母线电流，通过以下方式进行修正：

技术总结
本发明提供一种永磁同步电机的母线电流估算方法，在电机控制中使用了空间矢量脉宽调制SVPWM且能够采样获取电机三相电流的情况下，通过SVPWM周期、第一矢量作用时间、第二矢量作用时间和采样获得的三相电流等参数对母线电流进行估算，然后乘以相应的修正系数得到相对精准的母线电流。该方法通过软件实现，不需要额外的硬件，且计算简单，对控制芯片的要求较低。

技术研发人员：毛剑峰,胡英豪,张绪,华梦达,陈泓锦,王羽晨
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16