[发明专利]一种抑制单电阻采样永磁同步电机低速噪音的方法

说明书

本发明公开了一种抑制单电阻采样永磁同步电机低速噪音的方法，包括如下步骤：(1)根据单电阻采样永磁同步电机驱动系统参数，确定最小采样时间T_min；(2)针对最低设定转速n_{set_min}处电机空载运行工况，计算时间T₁、T₂的变化曲线；(3)判断在给定低速运行节点n_{set_min}是否存在低调制不可观测区域；(4)如果不存在不可观测区域则直接转入下一个步骤(5)，否则返回步骤(1)重新计算；(5)根据T₁、T₂的变化曲线，确定每一次矢量变频控制迭代运算过程中T₁、T₂变化最大幅值，在运行过程中对T₁、T₂的变化进行限幅处理。本发明减小了T₁、T₂波形的毛刺，降低了单电阻采样方案低速噪音的分贝值。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种抑制单电阻采样永磁同步电机低速噪音的方法。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、调速范围宽、功率密度和电机效率高等优点，目前已被广泛应用于家电、风机泵类产品等领域。中小功率永磁同步电机驱动系统对产品性价比的要求较高，而电流采样电路在整机硬件成本中所占的比例不可忽视，较为常用的电流采样方法是采用两个电流传感器测量相电流，但这种方法成本较高。使用电阻采样可以简化系统结构，降低硬件电路成本，目前较常用的方案是双电阻采样方案。电机相电流单电阻采样方案可以进一步简化硬件电路布局、降低硬件电路成本，近几年来这种方案越来越受到生产厂家的重视，但是单电阻采样需要对驱动系统母线电流进行三相电流重构，电流重构过程中存在盲区，即不可观测区，通常可以这种盲区分为低调制不可观测区、扇区过渡不可观测区、高调制不可观测区。

单电阻采样永磁同步电机三相电流重构的基本原理就是利用一个PWM周期内在不同的时刻采样母线电流，通过相电流重构得到各个相电流，如图1为单电阻采样永磁同步电机三相电流重构示意图。电机控制器采用SVPWM调制方式控制，如图2所示为永磁同步电机矢量控制7段SVPWM对应的空间电压矢量图，有8种开关工作状态，包括六个非零电压矢量V₁～V₆和两个零电压矢量V₀、V₇，其将电压空间平面分成6个扇区，在每一个周期T_s内，每个扇区中任意目标电压矢量V_ref均可以由该扇区的两个非零电压矢量和零矢量共同合成产生，分析电流重构不可观测区首先需要计算每个扇区对应的非零电压矢量的作用时间T₁、T₂。

直流母线电流与三相电流关系由瞬时开关量的状态决定，以第4扇区为例在一个PWM周期内采样两相电流如图3所示，图3中参考电压矢量分解成基本电压矢量V₁(001)与V₃(011)，在电压矢量V₁作用时采样的母线电流I_dc对应的是W相电流，在电压矢量V₃作用时采样的母线电流I_dc对应的是U相电流。

在实际系统中，考虑到母线电流的采样需要足够的采样窗口，这就要求非零电压矢量必须持续一个最小采样时间T_min。当输出的电压矢量处于低调制区或非零电压矢量附近时，在一个PWM周期内可能存在非零电压矢量作用的时间小于T_min，这种情况使采样的母线电流没有意义，如图4为实际情况中最短采样时间T_min示意图。图4中T_min由三部分组成：死区时间T_d、母线电流建立时间T_set与AD转换时间T_conv，T_min大小一般为3μs～5μs。

从图3可知完成单电阻采样电流重构必须保证非零电压矢量在前半个采样周期T_s内的作用时间大于T_min，也就是要求满足：