CN105958889B - 单电阻电流采样方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单电阻电流采样方法和***，上述单电阻电流采样方法，包括如下步骤：根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。本发明提供的单电阻电流采样方法和***，保证了电机运行过程中单电阻电流采样方案的完整性，提高了单电阻电流采样的效果。

Description

单电阻电流采样方法和***

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种单电阻电流采样方法和***。

背景技术

采用单电阻对电机的三相进行电流采样这一技术具有控制电路简单、成本低的优点，因此其正在逐渐取代双电阻及三电阻采样等用于电机控制的电流采样方式。在单电阻电流采样的实际操作中，需要保证采样时间的充足性，其基本原理是采用占空比补偿方法，将最大占空比增大，最小占空比减小。

传统采样方案，一般是尝试在保证占空比不变的前提下，对调制波进行移动相位，从而使得最大占空比与中间占空比、中间占空比和最小占空比之间的时间间隔满足ADC的采样需求。

虽然上述采样方案可以一定程度上保证采样时间的充足性，但是，当电机三相所发出占空比控制信号达到占空比极限条件，即最大占空比接近100％以及最小占空比接近0％时，并不能实现调制波相位的移动，因此通过移动相位以保证采样时间充足的方案具有局限性，从而影响单电阻电流采样的效果。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术影响单电阻电流采样效果的技术问题，提供一种单电阻电流采样方法和***。

一种单电阻电流采样方法，包括如下步骤：

根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；

若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率

根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；

根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。

一种单电阻电流采样***，包括：

判断模块，用于根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；

第一获取模块，用于若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率

预测模块，用于根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；

第二获取模块，用于根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。

上述单电阻电流采样方法和***，可以利用电机运行过程中三相所发出的占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值对相应的占空比控制信号进行检测，在检测到占空比控制信号是否达到占空比极限条件，即采用单电阻对电机的三相进行电流采样，占空比控制信号中最大占空比接近100％以及最小占空比接近0％时，可以获取电机的电机运行频率，预测转子在下一控制拍的运行角度，再根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流，保证了电机运行过程中单电阻电流采样方案的完整性，提高了单电阻电流采样的效果。

附图说明

图1为一个实施例的单电阻电流采样方法流程图；

图2为一个实施例的单电阻电流采样装置结构示意图；

图3为一个实施例的第一相电流移相补偿示意图；

图4为一个实施例的单电阻电流采样***结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的单电阻电流采样方法和***的具体实施方式作详细描述。

参考图1，图1所示表示一个实施例的单电阻电流采样方法流程图，包括如下步骤：

S10，根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；

电机三相电流对应的单电阻电流采样装置可以如图2所示，图2为电机中的变频三相逆变电路，采样电阻110位于在母线上，采样母线电流，图2中开关管所在的支路分别对应电机的三相。通常情况下，对采样电阻110进行电流采样可以获取电机的两相电流(第一相电流和第二相电流)，在通过三相电流重构等处理可以获取电机的第三相电流。

在电机的占空比控制信号达到占空比极限条件时，无法实现相关调制波的相位移动，此时对母线上的采样电阻进行采样以无法准确获取第一相电流和第二相电流。

在一个实施例中，上述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤可以包括：

判断T ₁≤T_min或者T ₂≤T_min是否成立；其中，T₁表示电机运行过程中占空比控制信号的第一差值，T_min表示电机单电阻电流采样所需的最小采样时间，T₂电机运行过程中占空比控制信号的第二差值；

若是，则进一步判断T _b1≤T_min或者T_b1+T _min≥0.5T_prd是否成立；其中，T_b1表示电机运行过程中占空比控制信号的时间中间值，T_prd表示占空比控制信号的信号周期；

若是，则判定占空比控制信号达到占空比极限条件。

本实施例中，在占空比控制信号达到占空比极限条件，即最大占空比接近100％以及最小占空比接近0％，需要通过其他方式进行第一相电流以及第二相电流的获取，以保证所获取的第一相电流和第二相电流的准确性。

判断电机运行过程中占空比控制信号的第一差值是否小于或者等于电机单电阻电流采样所需的最小采样时间；

若是，则进一步判定电机运行过程中占空比控制信号的时间中间值是否小于或者等于电机单电阻电流采样所需的最小采样时间；

若是，则判定占空比控制信号达到占空比极限条件。

S20，若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率；

上述电机运行频率可以根据相应电机启动时所设置的参数进行读取。

S30，根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；

电机在运行过程中转子的运行角度可以利用相关传感器等测量仪器进行测量，也可以根据电机的相关运行参数进行计算，通常情况下，若获取了转子在当前控制拍的运行角度，根据电机运行频率和占空比控制信号的信号周期，可以通过相关计算公式预测出转子在下一控制拍的运行角度。

在一个实施例中，上述根据所述电机运行频率计算电机中转子在下一控制拍的运行角度的步骤可以包括：

根据θ_n＝θ_n-1+f_c*T_prd计算θ_n；其中，θ_n表示电机中转子在当前控制拍的运行角度，θ_n-1表示电机中转子在下一控制拍的运行角度，f_c表示电机运行频率，T_prd表示占空比控制信号的信号周期；

根据θ_n+1＝θ_n+f_c*T_prd计算θ_n+1；θ_n+1表示电机中转子在下一控制拍的运行角度。

上述θ_n-1可以通过相关传感器测量，f_c和T_prd可以从电机启动时所设置的运行参数中读取。

本实施例通过具体公式进行转子在下一控制拍的运行角度θ_n-1的预测，可以提高所预测的运行角度的准确性。

S40，根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。

上述步骤中，可以利用针对电磁关系的相关变换(如Park变换或者Clark变换等)对预测的转子在下一控制拍的运行角度进行处理，以分别获取电机的第一相电流和第二相电流。

在一个实施例中，上述根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流的步骤可以包括：

对转子在下一控制拍的运行角度进行Park变换；

根据Park变换的结果获取电机的第一相电流和第二相电流。

本发明提供的单电阻电流采样方法，可以利用电机运行过程中三相所发出的占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值对相应的占空比控制信号进行检测，在检测到占空比控制信号是否达到占空比极限条件，即采用单电阻对电机的三相进行电流采样，占空比控制信号中最大占空比接近100％以及最小占空比接近0％时，可以获取电机的电机运行频率，预测转子在下一控制拍的运行角度，再根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流，保证了电机运行过程中单电阻电流采样方案的完整性，提高了单电阻电流采样的效果。

在一个实施例中，上述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤前还可以包括：

在电机运行过程中获取电机三相占空比控制信号的时间最小值、时间中间值和时间最大值；

计算所述时间中间值与时间最小值之差，得到第一差值；

计算所述时间最大值与时间中间值之差，得到第二差值。

上述第一差值T₁＝T_b1-T_a1，第二差值T₂＝T_c1-T_b1，其中，T_a1表示电机三相发出占空比控制信号的时间最小值，T_b1表示电机三相发出占空比控制信号的时间中间值，T_c1表示电机三相发出占空比控制信号的时间最大值。

本实施例对电机三相占空比控制信号的时间最小值、时间中间值和时间最大值，以此计算相应的第一差值和第二差值，为后续占空比控制信号是否达到占空比极限条件的判断提供了准确的数据来源。

在一个实施例中，上述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤后还可以包括：

若所述占空比控制信号没有达到占空比极限条件，在所述第一差值大于最小采样时间时，对第一相电流进行采样；在所述第二差值大于最小采样时间时，对第二相电流进行采样。

本实施例中，若T ₁＞T_min，可以直接对第一相电流进行采样，以提高第一相电流采样的效率，还可以对第一相电流采样的有效标志位置1，以示此时可以直接对第一相电流进行高效率采样；若T ₂＞T_min，可以直接对第二相电流进行采样，以提高第二相电流采样的效率，还可以对第二相电流采样的有效标志位置1，以示此时可以直接对第二相电流进行高效率采样。

在一个实施例中，上述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤后还可以包括：

若所述占空比控制信号没有达到占空比极限条件，则在第一差值小于或者等于最小采样时间时，进一步判断所述时间中间值是否大于最小采样时间；

若是，则对第一相电流进行移相补偿后采样电流；

在第二差值小于或者等于最小采样时间时，判断T_b1+T _min≥0.5T_prd是否成立；其中，T_b1表示时间中间值，T_min表示最小采样时间，T_prd表示占空比控制信号的信号周期；

若是，则对第二相电流进行移相补偿后采样电流。

本实施例在T ₁≤T_min且T _b1＞T_min时，可以对第一相电流进行移相补偿后采样电流；在T ₂≤T_min且T_b1+T _min≥0.5T_prd时，可以对第二相电流进行移相补偿后采样电流。其在第一相或者第二相采样时间较短时，通过对占空比进行移相补偿，使电压相位无畸变，占空比无变化，可以克服在采样时间较短，占空比变化所造成的控制不准确的问题。

作为一个实施例，上述对第一相电流进行移相补偿后采样电流的步骤可以包括：

根据T_a1-(T_min-T₁)确定占空比控制信号中时间最小值对应的上升沿发出时间和电平沿持续时间；其中，T_a1表示时间最小值，T₁表示第一差值。

本实施例将T_a1-(T_min-T₁)分别确定为占空比控制信号中时间最小值对应的上升沿发出时间和电平沿持续时间，可以保持占空比控制信号中的占空比不变，以保证采样时间的充足性。

作为一个实施例，上述对第二相电流进行移相补偿后采样电流的步骤可以包括：

根据T_c1-(T_min-T₂)确定占空比控制信号中时间最大值对应的的上升沿发出时间和低电平沿持续时间；其中，T_c1表示时间最大值，T₁表示第一差值。

本实施例将T_c1-(T_min-T₂)分别确定为占空比控制信号中时间最大值对应的上升沿发出时间和电平沿持续时间，可以保持占空比控制信号中的占空比不变，以保证采样时间的充足性。

图3为一个实施例的第一相电流移相补偿示意图，如图3所示，T₁＝T_b1-T_a1，T₂＝T_c1-T_b1，T_a1表示电机三相发出占空比控制信号的时间最小值，T_b1表示电机三相发出占空比控制信号的时间中间值，T_c1表示电机三相发出占空比控制信号的时间最大值，T_min表示电机单电阻电流采样所需的最小采样时间。如图3所示，对第一相电流移相补偿后，T_a2＝T_a1-(T_min-T₁)，T_a'₂＝T_a1-(T_min-T₁)，上述T_a2表示电机三相发出占空比控制信号的时间最小值移相后上升沿发出时间，T_a'₂表示电机三相发出占空比控制信号的时间最小值移相后低电平沿持续时间，在移相补偿后，相应占空比控制信号中占空比保持不变，从而可以保证电流采样的有效性。

参考图4所示，图4为一个实施例的单电阻电流采样***结构示意图，包括：

判断模块10，用于根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；

第一获取模块20，用于若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率

预测模块30，用于根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；

第二获取模块40，用于根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。

本发明提供的单电阻电流采样***与本发明提供的单电阻电流采样方法一一对应，在所述单电阻电流采样方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于单电阻电流采样***的实施例中，特此声明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，表示使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认表示是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较表示具体和详细，但并不能因此而理解表示对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求表示准。

Claims (10)

1.一种单电阻电流采样方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；

若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率；

根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；

根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。

2.根据权利要求1所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤包括：

判断T₁≤T_min或者T₂≤T_min是否成立；其中，T₁表示电机运行过程中占空比控制信号的第一差值，T_min表示电机单电阻电流采样所需的最小采样时间，T₂电机运行过程中占空比控制信号的第二差值；

若是，则进一步判断T_b1≤T_min或者T_b1+T_min≥0.5T_prd是否成立；其中，T_b1表示电机运行过程中占空比控制信号的时间中间值，T_prd表示占空比控制信号的信号周期；

若是，则判定占空比控制信号达到占空比极限条件。

3.根据权利要求1所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述根据所述电机运行频率计算电机中转子在下一控制拍的运行角度的步骤包括：

根据θ_n＝θ_n-1+f_c*T_prd计算θ_n；其中，θ_n表示电机中转子在当前控制拍的运行角度，θ_n-1表示电机中转子在上一控制拍的运行角度，f_c表示电机运行频率，T_prd表示占空比控制信号的信号周期；

根据θ_n+1＝θ_n+f_c*T_prd计算θ_n+1；θ_n+1表示电机中转子在下一控制拍的运行角度。

4.根据权利要求1所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流的步骤包括：

根据转子在下一控制拍的运行角度进行逆Park变换；

根据逆Park变换的结果获取电机的第一相电流和第二相电流。

5.根据权利要求1至4任一项所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤前还包括：

在电机运行过程中获取电机三相占空比控制信号的时间最小值、时间中间值和时间最大值；

计算所述时间中间值与时间最小值之差，得到第一差值；

计算所述时间最大值与时间中间值之差，得到第二差值。

6.根据权利要求5所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤后还包括：

若所述占空比控制信号没有达到占空比极限条件，在所述第一差值大于最小采样时间时，对第一相电流进行采样；在所述第二差值大于最小采样时间时，对第二相电流进行采样。

7.根据权利要求5所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件的步骤后还包括：

若所述占空比控制信号没有达到占空比极限条件，则在第一差值小于或者等于最小采样时间时，进一步判断所述时间中间值是否大于最小采样时间；

若是，则对第一相电流进行移相补偿后采样电流；

在第二差值小于或者等于最小采样时间时，判断T_b1+T_min≥0.5T_prd是否成立；其中，T_b1表示时间中间值，T_min表示最小采样时间，T_prd表示占空比控制信号的信号周期；

若否，则对第二相电流进行移相补偿后采样电流。

8.根据权利要求7所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述对第一相电流进行移相补偿后采样电流的步骤包括：

根据T_a1-(T_min-T₁)确定占空比控制信号中时间最小值对应的上升沿发出时间和电平沿持续时间；其中，T_a1表示时间最小值，T₁表示第一差值。

9.根据权利要求7所述的单电阻电流采样方法，其特征在于，所述对第二相电流进行移相补偿后采样电流的步骤包括：

根据T_c1+(T_min-T₂)确定占空比控制信号中时间最大值对应的上升沿发出时间和低电平沿持续时间；其中，T_c1表示时间最大值，T₂表示第二差值。

10.一种单电阻电流采样***，其特征在于，包括：

判断模块，用于根据电机运行过程中占空比控制信号的第一差值、第二差值和时间中间值判断所述占空比控制信号是否达到占空比极限条件；其中，所述第一差值为时间中间值与时间最小值之差，第二差值为时间最大值与时间中间值之差；

第一获取模块，用于若占空比控制信号达到占空比极限条件，则获取电机的电机运行频率

预测模块，用于根据所述电机运行频率预测电机中转子在下一控制拍的运行角度；

第二获取模块，用于根据转子在下一控制拍的运行角度获取电机的第一相电流和第二相电流。