基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法技术

本发明专利技术提供了一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法，在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、C三相PWM比较值T1、T2和T3，实时比较T1、T2和T3与完全采样所需最短时间Tmin的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式。本发明专利技术解决了三相变频器传统三电阻采样技术存在的高调制比下会出现零电压矢量持续时间不足导致无法准确采样三相电流的问题，能够实现三电阻采样下宽区域电流闭环控制，提高调制比，增大电机负载能力，成本低，采样简单，可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电气工程
，具体地，设及一种基于电流预测的变频器=电阻 电流采样方法。
技术介绍
1971年德国学者F.Blaschke提出交流电机矢量控制原理，矢量控制W其自身的 优越性迅速被用于工程应用中，影响电机矢量控制的一个重要指标便是电机相电流。使用 霍尔传感器采样电机的=相电流，使用简单，然而其成本较高；为降低成本，学者利用直流 母线电流单电阻采样，重构电机相电流，其方法复杂，且存在非观测区；也有在=相逆变器 下桥臂串联=电阻采样，但存在高调制比下某些相无法采样的问题。 北京信息科技大学学报（自然科学版）2013年第1期28卷18-21页，"口机变频器 =电阻电流采样及合成方法"针对某些低成本应用场合，提出口机变频器下桥臂的=电阻 电流采样方式。电气自动化2014年第1期36卷64-66页，"小容量变频器=电阻采样电流 合成方法实现"介绍了小容量变频器的S电阻采样实现方式。AppliedPowerElectronics Conference会议 2007 年第 1701-1706 页，"AQirrentReconstructionSchemefor Low-CostPMSMDrivesUsingSumtResistors"介绍了一种低成本PMSM驱动的S电阻义 样技术，利用状态观测器实现高调制比下的电流重构。 上述文章"口机变频器=电阻电流采样及合成方法"和"小容量变频器=电阻采 样电流合成方法实现"，虽然提出了=电阻采样的实现方式，但是并没有针对高调制比下零 矢量时间不足引起的某些相无法采样的问题作出分析及研究，不能满足实际电机控制的 需要。"ACurrentReconstructionSchemeforLow-CostPMSMDrivesUsingShunt Resistors"虽然对S电阻采样存在的问题进行了分析与研究，并且利用状态观测器实现宽 区域内的电机电流重构，但是只能用在PMSM电机（永磁同步电机）上，并不适用于ACIM电 机（交流感应电机）。
技术实现思路
阳0化]本专利技术针对=相变频器传统=电阻采样技术存在的问题，即高调制比下会出现零 电压矢量持续时间不足导致无法准确采样=相电流的问题，提供一种基于电流预测的变频 器=电阻电流采样方法，W实现低成本要求下异步电机等一些设备的宽区域电流闭环矢量 控制。 为实现W上目的，本专利技术提供一种基于电流预测的变频器=电阻电流采样方法， 在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、CS相PWM比较值 Ti、Tz和T3,S个比较值分别代表逆变器A、B、CS相下桥臂开关导通时间，实时比较Ti、Tz 和T3与完全采样所需最短时间Tmi。的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方 式；其中：当立相PWM比较值Tl、Tz和T3中，存在一个值小于完全采样所需最短时间T时， 电阻采样电流只有两相有效，利用电机=相电流之和为O对另外一相电机进行重构，得到 有效的=相电机电流值后，通过Clark和Park变换实现电机的电流闭环控制； 当S相PWM比较值Ti、Tz和T3中，存在二个值小于完全采样所需最短时间Tmm 时，电阻采样电流只有一相有效，对异步电机的状态方程进行离散化，得到电流预测模型， 通过该模型利用当前控制周期的定子电流LdOO、isq似预测出下个控制周期的定子电流 Ld化+1)、isq化+1)，并用定子电流isd化+1)、isq化+1)实现电机的电流闭环控制。 进一步的，所述根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式，具体为： 为方便表示，用X、Y、Z分别代替ミ个比较值Tl、T2和T3，且令X《Y《Z，定义电机 S相电流为i。，ib和i。，方向流出电机为正；对应的逆变器S相采样电流定义为i。。，ib_m和 ，方向流向DC负极为正； W11] (I)X>Tmi。，表示零电压矢量持续时间内，能准确完成S相电流的采样述过i。=ia_m，ib=ib_m和ie=ie_m，合成电机；相电流，经Clark和Park变换后，得到闭环所需d-q 坐标系下的定子电流isd、isq; 阳01引（n)X<Tmi"、Y>Tmm,表示零电压矢量持续时间内，只能准确完成两相电流的采样； 其中包括W下情况： 阳01引 （a)当Ti<Tmm，T2,TsXTmm时，B、C两相逆变器电流采样准确，存在ib=ib_m，i。=i。_ m;由公式（1)，得到电机A相电流i。如下： 阳014]ia=-ib_ic=-(ib_m+ic_m) (I)[001引（b)当12<1"1。、1\，13〉1"1。时，4、0两相逆变器电流采样准确，有： (C)当T3<Tmm、Tl, T2〉Tmi。时，A、B两相逆变器电流采样准确，有：根据公式（1)、似、（3)合成电机S相电流，经Clark和Park变换后，得到闭环所 需d-q坐标系下的定子电流i,d、isq; (III)X<Tmi"、Y<Tmm、Z>Tmm，表示零电压矢量持续时间内，只能准确完成一相电流 的采样，此时利用当前控制周期中的电压、电流及转速值，经电流预测模型得到下一控制周 期中闭环需要的d-q坐标系下的定子电流Ld、isq，电流预测模型如下所示：阳0巧式中：T历系统采样周期，。为电机漏磁系数，。二I-LmVL山;R历定子电阻，Rf为转子电阻，Lm为电机互感，Lg为定子电感，Lf为转子电感，igd、isq分别为旋转坐标系下定 子电流直轴分量和交轴分量，Ugd、Uw分别为旋转坐标系下定子电压直轴分量和交轴分量， ?1和《分别为电机同步转速和转子转速。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 本专利技术解决了 =相变频器传统=电阻采样技术存在的高调制比下会出现零电压 矢量持续时间不足导致无法准确采样=相电流的问题，能够实现=电阻采样下宽区域电流 闭环控制，提高调制比，增大电机负载能力，成本低，采样简单，可靠。【附图说明】 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为基于通用的两电平变频器S电阻采样电路；图2为本专利技术一实施例的控制流程图。【具体实施方式】[002引下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本专利技术，但不W任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可W做出若干变形和改进。运些都属于本专利技术 的保护范围。 在本专利技术的一实施例中：基于通用的两电平变频器S电阻采样电路（如图1所 示），提供一种基于电流预测的变频器=电阻电流采样方法，其控制流程如图2所示： 在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、CS相PWM 比较值Tl、Tz和T3,S个比较值分别代表逆变器A、B、CS相下桥臂开关的导通时间，为方便 表示，用X、Y、Z分别表示S个比较值，且有X《Y《Z;实时比较X、Y、Z与完全采样所需最 短时间Tmm的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式，具体的： (I)X>Tmm,表示零电压矢量持续时间内，可W准确完成S相电流的采样，通过i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流预测的变频器三电阻电流采样方法，其特征在于，在每个PWM周期中，通过电流闭环PID控制及SVGEN调制后，得到A、B、C三相PWM比较值T1、T2和T3，实时比较T1、T2和T3与完全采样所需最短时间Tmin的大小，并根据不同的大小关系，采取不同的电流获得方式；其中：当三相PWM比较值T1、T2和T3中，存在一个值小于完全采样所需最短时间Tmin时，电阻采样电流只有两相有效，利用电机三相电流之和为0对另外一相电机进行重构，得到有效的三相电机电流值后，通过Clark和Park变换实现电机的电流闭环控制；当三相PWM比较值T1、T2和T3中，存在二个值小于完全采样所需最短时间Tmin时，电阻采样电流只有一相有效，对异步电机的状态方程进行离散化，得到电流预测模型，通过该模型利用当前控制周期的定子电流isd(k)、isq(k)预测出下个控制周期的定子电流isd(k+1)、isq(k+1)，并用定子电流isd(k+1)、isq(k+1)实现电机的电流闭环控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李子义，高强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31