网站集约化建设会议请示,福田公司,商标在线设计logo图案,辽宁省建设工程信息网官网新网站入口0. 前言 目前#xff0c;永磁同步电机的电流信号采样方法应用较多的是分流电阻采样#xff0c;包括单电阻、双电阻以及三电阻采样法。其中#xff0c;单电阻采样上一章节已经讲解#xff0c;这章讲双电阻以及三电阻电流采样法。 1. 双电阻采样
1.1 双电阻采样原理 双电阻采…0. 前言 目前永磁同步电机的电流信号采样方法应用较多的是分流电阻采样包括单电阻、双电阻以及三电阻采样法。其中单电阻采样上一章节已经讲解这章讲双电阻以及三电阻电流采样法。 1. 双电阻采样
1.1 双电阻采样原理 双电阻采样相电流方法是在全桥逆变电路的任意两个下桥臂分别串联一个采样电阻从采样电阻R1、R2两端采集电压信号经过后端的运放以及A-D器件后通过计算得到相电流的大小双电阻采样电路如图1-1所示。 图1-1 双电阻采样电路图
1.2 双电阻采样时刻分析 采样时刻的分析过程与上一章单电阻采样类似首先分析8个基础矢量下流过各个采样电阻的电流最终确定采样时刻为矢量V000作用时进行采样此时三相上桥臂截止的时刻此时相电 流通过二极管进行续流通过采样续流电流可以得到真实的相电流如下图1-2所示。采样也可以放在PWM的前半段V000作用时间进行没有强制要求 图1-2 基础矢量V000作用时电流流向及采样时刻 采集到其中两相电流后通过计算得到全部的相电流信息从而实现三相电流的重构。
1.3 双电阻电流重构方法 双电阻电流重构方法是采样得到的两相电流后根据公式Ia Ib Ic 0得到第三相电流但双电阻采样也是有非观测区的。 在上一章节我们讲过采样时需要时间的电流采样有一个最小脉宽时间Tmin所以我们在采样时一定要留出足够的采样窗口这样我们才能采集到准确的相电流。从图1-2我们可以知道我们是在V000作用时进行采样的并且是放在载波的后半段进行采样也就是说我们是在占空比最大的PWM的下降沿时触发采样。 那么如果占空比最大的那一相它的占空比过高的话留给我们采样的时间就过短这就又形成上一章我们提到的非观测区如图1-3所示 图1-3 双电阻采样非观测区与PWM波形图 如图1-3a所示双电阻采样他的非观测区也是由两部分组成扇区过渡区、高压调制区落在非观测区的电压矢量它的基本矢量V000的作用时间过短导致无法采集到准确的相电流进行重构。 所以采用双电阻电流重构方法的话通常会约束电压最大相占空比在95%左右可根据Tmin进行调整不一定时95%保证电流采样有充足的空间。 2. 三电阻采样
2.1 三电阻采样原理 三电阻采样相电流方法是在全桥逆变电路的三个下桥臂分别串联一个采样电阻从采样电阻R1、R2、R3两端采集电压信号经过后端的运放以及A-D器件后通过计算得到相电流的大小三电阻采样电路如图2-1所示。 图2-1 三电阻采样电路图
2.2 三电阻采样时刻分析 三电阻采样的时刻与双电阻采样时刻一样为矢量V000作用时进行采样此时三相上桥臂截止的时刻此时相电流通过二极管进行续流通过采样续流电流可以得到真实的相电流如下图2-2所示。 图2-2 基础矢量V000作用时电流流向及采样时刻 三电阻采样与双电阻采样极其相似并且他们的非观测区也一样不过三电阻对于电的重构方法与双电阻有很大的区别因为多出来的一个电阻使得三电阻采样对于采样时间的选择有了更多灵活性。
2.3 三电阻电流重构方法 双电阻可以通过限幅的方法将SVPWM最终生成的PWM占空比限制到一定范围内(比如上文提到的95%)防止V000电压矢量的工作时间过短导致电流采集发生在非观测区而产生数据错误。 但是这种方法由于空间矢量的最大范围受到限制直接导致了电机电压降低使得电机无法达到最大输出电源利用率被降低。 为了解决非观测区三电阻采样问题三电阻采样通过改变采样点位置以及移相非对称PWM输出的操作从而预留出足够的窗口给AD器件采样且保持占空比不变保证要合成的电压矢量Uref不变。 举两个例子说明一下 例一以扇区1为例高压调制区的PWM波形如图2-3所示 图2-3 三电阻采样高压调制区PWM波形图 如图2-3a所示某一个电压矢量Uref落在第一扇区的高压调制区它的PWM波形如图2-3b所示Uref的A相PWM1H占空比大于一定值导致V000矢量作用时间很短此时三相电流均无法正确采样。但是载波后半段V100矢量的作用时间大于Tmin可以将采样点设置在图2-4所示位置采集B相电流Ib和C相电流Ic再通过Ia Ib Ic 0重构出A相电流Ia。 图2-4 V00矢量作用下电流流向及触发点变更对比 如图2-4a所示再矢量V100作用时三电阻采样能够正确采集到其中两相电流从而重构出第三相电流采样触发点变更如图2-4b所示。 例二以扇区1为例扇区过渡区的PWM波形如图2-5所示 图2-5 三电阻采样扇区过渡区PWM波形图 扇区过渡区的PWM波形如图2-5所示A相PWM1H占空比大于一定值使得载波后半段矢量V000的作用时间t1小于Tmin且载波后半段矢量V100的作用时间t2也小于Tmin无法正确采样三相电流。 此时需要将B相PWM整体左移将B相PWM上升沿与A相PWM下降沿对齐如图2-6所示使得采样窗口时间t2大于Tmin并改变采样触发点位置采集到B相电流Ib和C相电流Ic再通过Ia Ib Ic 0重构出A相电流Ia。 图2-6 移相后PWM波形及采样触发点变更对比 如图2-6a所示B相的PWM整体向左移动了Δt拓宽了采样窗口的值采样点由原来的A相下降沿变更为了B相的下降沿在矢量V100作用时进行电流采样采集到B、C相电流后计算出A相电流。
2.4 PWM移相及电流采样触发点计算流程图 PWM移相及电流采样触发点计算程序流程图如图2-7所示。 图2-7 PWM移相及电流采样触发点计算程序流程图 3. 总结 本章针对永磁同步电机双电阻以及三电阻电流采样的问题给出了具体的实现思路双电阻采样通过限制电压的方式避免进入非观测区三电阻采样则根据PWM波形动态设置电流采样点、对PWM进行移相重构电机电流以避免在非观测区采集不到准确电流的情况发生。
