[發明專利]一種抑制單電阻采樣永磁同步電機低速噪音的方法

有效

• 申請號: 202011471330.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112688611B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 梁冠賢;童懷;張唯;李少鉗;崔超;黃偉勝
• 申請（專利權）人: 泛仕達機電股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/24;H02P25/022;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;董覺非

本發明公開了一種抑制單電阻采樣永磁同步電機低速噪音的方法，包括如下步驟：(1)根據單電阻采樣永磁同步電機驅動系統參數，確定最小采樣時間T_min；(2)針對最低設定轉速n_{set_min}處電機空載運行工況，計算時間T₁、T₂的變化曲線；(3)判斷在給定低速運行節點n_{set_min}是否存在低調制不可觀測區域；(4)如果不存在不可觀測區域則直接轉入下一個步驟(5)，否則返回步驟(1)重新計算；(5)根據T₁、T₂的變化曲線，確定每一次矢量變頻控制迭代運算過程中T₁、T₂變化最大幅值，在運行過程中對T₁、T₂的變化進行限幅處理。本發明減小了T₁、T₂波形的毛刺，降低了單電阻采樣方案低速噪音的分貝值。

技術領域

本發明涉及電機控制領域，具體涉及一種抑制單電阻采樣永磁同步電機低速噪音的方法。

背景技術

永磁同步電機具有結構簡單、調速范圍寬、功率密度和電機效率高等優點，目前已被廣泛應用于家電、風機泵類產品等領域。中小功率永磁同步電機驅動系統對產品性價比的要求較高，而電流采樣電路在整機硬件成本中所占的比例不可忽視，較為常用的電流采樣方法是采用兩個電流傳感器測量相電流，但這種方法成本較高。使用電阻采樣可以簡化系統結構，降低硬件電路成本，目前較常用的方案是雙電阻采樣方案。電機相電流單電阻采樣方案可以進一步簡化硬件電路布局、降低硬件電路成本，近幾年來這種方案越來越受到生產廠家的重視，但是單電阻采樣需要對驅動系統母線電流進行三相電流重構，電流重構過程中存在盲區，即不可觀測區，通?？梢赃@種盲區分為低調制不可觀測區、扇區過渡不可觀測區、高調制不可觀測區。

單電阻采樣永磁同步電機三相電流重構的基本原理就是利用一個PWM周期內在不同的時刻采樣母線電流，通過相電流重構得到各個相電流，如圖1為單電阻采樣永磁同步電機三相電流重構示意圖。電機控制器采用SVPWM調制方式控制，如圖2所示為永磁同步電機矢量控制7段SVPWM對應的空間電壓矢量圖，有8種開關工作狀態，包括六個非零電壓矢量V₁～V₆和兩個零電壓矢量V₀、V₇，其將電壓空間平面分成6個扇區，在每一個周期T_s內，每個扇區中任意目標電壓矢量V_ref均可以由該扇區的兩個非零電壓矢量和零矢量共同合成產生，分析電流重構不可觀測區首先需要計算每個扇區對應的非零電壓矢量的作用時間T₁、T₂。

直流母線電流與三相電流關系由瞬時開關量的狀態決定，以第4扇區為例在一個PWM周期內采樣兩相電流如圖3所示，圖3中參考電壓矢量分解成基本電壓矢量V₁(001)與V₃(011)，在電壓矢量V₁作用時采樣的母線電流I_dc對應的是W相電流，在電壓矢量V₃作用時采樣的母線電流I_dc對應的是U相電流。

在實際系統中，考慮到母線電流的采樣需要足夠的采樣窗口，這就要求非零電壓矢量必須持續一個最小采樣時間T_min。當輸出的電壓矢量處于低調制區或非零電壓矢量附近時，在一個PWM周期內可能存在非零電壓矢量作用的時間小于T_min，這種情況使采樣的母線電流沒有意義，如圖4為實際情況中最短采樣時間T_min示意圖。圖4中T_min由三部分組成：死區時間T_d、母線電流建立時間T_set與AD轉換時間T_conv，T_min大小一般為3μs～5μs。

從圖3可知完成單電阻采樣電流重構必須保證非零電壓矢量在前半個采樣周期T_s內的作用時間大于T_min，也就是要求滿足：