基于电机单电阻采样的SVPWM波形产生方法、存储介质和设备与流程

本发明涉及逆变器控制，尤其涉及一种基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法、存储介质和设备。

背景技术：

1、svpwm（space vector pulse width modulation，空间矢量脉宽调制）在电机控制领域有着重要的应用。在电机无感foc（field-oriented control，磁场定向控制）控制中，svpwm使用三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成svpwm波形，以精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。

2、在电机无感foc控制中，需要采集相电流。目前，相电流采集方案包括单电阻、双电阻和三电阻方案。但在单电阻方案中，传统的svpwm波形产生技术只能采集两相电流，且无法通过基尔霍夫定律对采样的相电流进行安全校验，需额外增加放大器和adc（analog-to-digital converter，模数转换器）进行安全校验；同时，无法消除扇区与扇区之间的临界区域。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法、存储介质和设备，以实现基于基尔霍夫电流定律对三相电流进行安全校验，且可减少扇区与扇区之间的临界区域，更方便电机控制算法的实现。

2、为解决上述技术问题，本发明第一方面实施例提出了一种基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，采样电阻连接在电机逆变器直流侧的一端及其对应的供电端口之间，所述方法包括：在当前控制周期的pwm输出过程中，利用所述采样电阻进行三次电流采样得到所述电机的三相电流，并根据所述三相电流得到在两相静止坐标系下的电压矢量vα和vβ；根据vα和vβ确定由所述电机的三相电压矢量叠加得到的参考合成矢量所在电压矢量空间的目标扇区；利用两个零矢量和所述目标扇区对应的三个非零矢量对进行svpwm矢量合成，并确定用于合成的每个矢量的作用时间；按照预设规则和所述作用时间得到目标矢量序列，并根据所述目标矢量序列生成svpwm波形，以用于下一控制周期的pwm输出，其中，所述目标矢量序列为五段式矢量序列、七段式矢量序列或九段式矢量序列。

3、另外，本发明实施例的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法还可以具有如下附加的技术特征：

4、根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：利用基尔霍夫定律对所述三相电流进行安全验证；若验证通过，则执行所述根据所述三相电流得到在两相静止坐标系下的电压矢量vα和vβ的步骤；若验证未通过，则停止当前控制周期的pwm输出，并结束svpwm波形的产生流程。

5、根据本发明的一个实施例，所述目标扇区为第一扇区，所述第一扇区由所述电压矢量空间的扇区ⅰ、ⅱ组成；通过下式对进行svpwm矢量合成：

6、，

7、其中，表示控制周期，表示非零矢量v4的作用时间，6表示非零矢量v6的作用时间，t2表示非零矢量v2的作用时间，t0表示零矢量v0的作用时间，t7表示零矢量v7的作用时间。

8、根据本发明的一个实施例，tsw对于t2、t4、t6一致，t2、t4、t6满足如下约束条件：

9、，

10、，

11、，

12、，

13、其中，m表示svpwm调制系数，θ表示和v4间的夹角，表示最小采样窗口时间；当所述目标矢量序列不会分割非零矢量区间时，；当所述目标矢量序列会分割非零矢量区间时，；tasw表示实际采样窗口时间。

14、根据本发明的一个实施例，tsw对于t2、t4、t6不一致，t2、t4、t6满足如下约束条件：

15、，

16、，

17、，

18、，

19、其中，m表示svpwm调制系数，θ表示和v4间的夹角，，tasw表示实际采样窗口时间；，，或者，，。

20、根据本发明的一个实施例，所述确定用于合成的每个矢量的作用时间，包括：

21、若处于所述扇区ⅰ，则确定t2=tsw，，；

22、若处于所述扇区ⅱ，则确定t4=tsw，，；

23、其中，，或者，，，或者，，。

24、根据本发明的一个实施例，定义开关函数sx，x=a、b、c，sx=1，表示x相上桥臂导通，sx=0，表示x相下桥臂导通；所述预设规则包括如下三者：

25、规则一：零矢量均匀设置在起始阶段与结束阶段，

26、规则二：每次状态切换时，有一相桥臂的开关动作，

27、规则三：矢量序列的段数为预设值；

28、其中，所述按照预设规则和所述作用时间得到目标矢量序列，包括：

29、若所述预设值为五，则所述目标矢量序列为000-100-110-010-000，或者，000-010-110-100-000，且各段的持续时间根据相应的作用时间确定，其中，三次电流采样点位于所述目标矢量序列中间的非零矢量区间；

30、若所述预设值为七，则所述目标矢量序列为000-100-110-010-110-100-000，或者，000-010-110-100-110-010-000，且各段的持续时间根据相应的作用时间确定，其中，三次电流采样点位于所述目标矢量序列前三个非零矢量区间；

31、若所述预设值为九，则所述目标矢量序列为000-100-110-010-000-010-110-100-000，或者，000-010-110-100-000-100 -110-010-000，且各段的持续时间根据相应的作用时间确定，其中，三次电流采样点位于所述目标矢量序列前三个非零矢量区间。

32、根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：当确定转子位置θ接近或处于临界区域时，对待产生的svpwm波形进行移相或者填坑操作。

33、为解决上述技术问题，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面实施例所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法。

34、为解决上述技术问题，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述第一方面实施例所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法。

35、本发明实施例的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法、存储介质和设备，通过将电压矢量空间分为三个扇区，并利用两个零矢量和三个非零矢量对进行svpwm矢量合成，以及确定用于合成的每个矢量的作用时间，之后按照预设规则和所述作用时间得到五段式、七段式或九段式的目标矢量序列，并根据所述目标矢量序列生成svpwm波形，以用于下一控制周期的pwm输出。由此，可实现基于基尔霍夫电流定律对三相电流进行安全校验，且可减少扇区与扇区之间的临界区域，更方便电机控制算法的实现。

36、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，采样电阻连接在电机逆变器直流侧的一端及其对应的供电端口之间，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，所述目标扇区为第一扇区，所述第一扇区由所述电压矢量空间的扇区ⅰ、ⅱ组成；通过下式对进行svpwm矢量合成：

4.根据权利要求3所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，tsw对于t2、t4、t6一致，t2、t4、t6满足如下约束条件：

5.根据权利要求3所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，tsw对于t2、t4、t6不一致，t2、t4、t6满足如下约束条件：

6.根据权利要求4所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，所述确定用于合成的每个矢量的作用时间，包括：

7.根据权利要求3所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，定义开关函数sx，x=a、b、c，sx=1，表示x相上桥臂导通，sx=0，表示x相下桥臂导通；所述预设规则包括如下三者：

8.根据权利要求1所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现根据权利要求1-8中任一项所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器和存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现根据权利要求1-8中任一项所述的基于电机单电阻采样的svpwm波形产生方法。

技术总结
本发明公开了一种基于电机单电阻采样的SVPWM波形产生方法、存储介质和设备，涉及逆变器控制技术领域。方法包括：在当前控制周期的PWM输出过程中，利用单电阻采样方案得到电机的三相电流，并根据三相电流得到在两相静止坐标系下的电压矢量Vα和Vβ；根据Vα和Vβ确定由电机三相电压叠加得到的参考合成矢量所在的目标扇区；利用两个零矢量和目标扇区对应的三个非零矢量对进行矢量合成，并确定用于合成的每个矢量的作用时间；按照预设规则和作用时间生成SVPWM波形，以用于下一控制周期的PWM输出。该方法可实现基于基尔霍夫定律对三相电流的安全校验，且可消除一半扇区间的临界区域，更方便电机控制算法的实现。

技术研发人员：王霆,杨廷草,孙振玮
受保护的技术使用者：苏州萨沙迈半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23