[發(fā)明專利]一種無傳感器正弦直流變頻電流采樣方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010594776.2
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102088271A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉俊杰;嚴(yán)光
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東美的電器股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/12;H02M7/5395
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明;張偉杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變頻控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種無傳感器正弦直流變頻電流采樣方法。

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背景技術(shù)

變頻空調(diào)的核心是變頻壓縮機和變頻驅(qū)動技術(shù)，變頻控制技術(shù)與變頻壓縮機的發(fā)展是相輔相成的，目前變頻壓縮機已發(fā)展出三代產(chǎn)品：交流變頻壓縮機、直流無刷電機直流變頻壓縮機、永磁同步電機直流變頻壓縮機，相應(yīng)的變頻控制技術(shù)也發(fā)展了三代：交流變頻控制技術(shù)、120°方波直流變頻控制技術(shù)、180°正弦波直流變頻控制技術(shù)（又稱矢量控制技術(shù)）。180度直流變頻技術(shù)由于其節(jié)能高效、噪音低、舒適性等諸多技術(shù)優(yōu)勢，成為空調(diào)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，也是目前空調(diào)行業(yè)最優(yōu)的空調(diào)壓縮機控制技術(shù)，日本作為變頻空調(diào)強國，直流變頻空調(diào)已占其空調(diào)市場的99％左右，其中采用180°方波直流變頻控制技術(shù)的直流變頻空調(diào)占到市場份額的60％左右，采用180°正弦波直流變頻控制技術(shù)的直流變頻主流產(chǎn)品，而且呈快速上升的趨勢。國內(nèi)空調(diào)廠開發(fā)的直流變頻大都是采用120°方波控制技術(shù)，對于180°正弦波控制技術(shù)產(chǎn)品，國內(nèi)目前也發(fā)展迅速，通過和國外企業(yè)合作國內(nèi)各大國內(nèi)空調(diào)廠都陸續(xù)推出相關(guān)產(chǎn)品，同時一些有實力的空調(diào)企業(yè)也在積極進行180°正弦波控制技術(shù)核心算法的研究開發(fā)。

目前180度直流變頻壓縮機驅(qū)動技術(shù)主要采用磁場定向控制技術(shù)（FOC），其控制原理是通過一定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可以對磁通和轉(zhuǎn)矩直接控制，實現(xiàn)電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)控制?具有?可以在不產(chǎn)生大流的情況下實現(xiàn)快速的動態(tài)響應(yīng)，即能耗低，效率高，轉(zhuǎn)矩性能好，可以在不丟轉(zhuǎn)速的情況下實現(xiàn)PMSM電機的精確高效驅(qū)動控制，F(xiàn)OC的具體實現(xiàn)方法在其他文章里多有論述，不屬于本文的論述范圍，就不再詳述?不過FOC控制算法需要電機轉(zhuǎn)子的位置信息，在普通的電機控制中轉(zhuǎn)子位置信息可以通過諸如編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器等位置傳感器來獲得，但是在壓縮機這樣一個封閉高溫的系統(tǒng)里安置位置傳感器顯然不現(xiàn)實，這就需要采用無位置傳感器的FOC控制技術(shù)，該控制技術(shù)是基于轉(zhuǎn)子永磁體與定子磁場相互作用而實現(xiàn)的，就是通過精確測量定子的電流信息，然后用該電流信息以及各相施加電壓邏輯等信息通過數(shù)學(xué)模型解耦出壓縮機轉(zhuǎn)子的位置信息，由此可見，在無位置傳感器的180度正弦直流變頻控制技術(shù)里面精確的采樣定子相電流是至關(guān)重要的，是整個控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

在變頻空調(diào)領(lǐng)域?qū)嚎s機定子電流的采樣大都采用采樣電阻采樣的方式，如中國專利《一種用于變頻器的電流采樣電路及其采樣方法》（專利號：200910129999.9）。該專利給出了單電阻采樣方式和雙電阻采樣方式，下面對這兩種采樣方案存在的問題做一下分析。

1）單電阻采樣方案分析

單電阻采樣方式的典型電路如圖1所示，通過單片機對母線N上的電流iDC采樣，通過邏輯分析分解出各相電流的值iU、iV、iW，PMSM表示永磁同步電機。圖2表示了電流檢出的時序原理，上部為與U、V、W三相相關(guān)的開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)，中部為檢測電阻上的電流值（idc）,下部為壓縮機三相的電流。由于在變頻方案里脈寬調(diào)制（Pulse?Width?Modulation，PWM）的載波頻率很高（大約5K?Hz），而且因為負(fù)載成電感特性，逆變器交流側(cè)的電流波形大體上為正弦波，一個載波周期內(nèi)幾乎不產(chǎn)生變化?。idc的波形是將交流側(cè)的電流通過逆變器開關(guān)群組切換而來的，逆變器各個橋的狀態(tài)分別對應(yīng)于0,?iu,?iv,?iw,–iu,?–iv,?–iw?的各個值。結(jié)合圖1可以看出：

①?的區(qū)間(UP,?VP,?WN：on）　idc①?　＝?-iw

②?的區(qū)間(UP,?VN,?WN：on)　?idc②?　＝　iu

再由于iu、iv、iw?的矢量和為零，即：

iu+iv+iw=0

因此iu,?iv,?iw,根據(jù)下面的關(guān)系可以簡單地求出：

iu?=?idc②?,??iv?=?idc①–?idc②?,??iw?=?–?idc①