本發明涉及一種基于單電流傳感器采樣的雙三相永磁同步電機切換控制方法，屬于電機驅動領域。

背景技術：

1、大功率永磁同步電機(permanent?magnet?synchronous?motor，pmsm)憑借其高功率密度、高運行效率、高控制精度、低運行噪聲等優點，被廣泛應用于船舶推進、車輛驅動、航空航天、風力發電等領域。然而，面對日益復雜的工況需求和特定的應用環境，傳統的電機設計已難以滿足所有場景下的最優性能。因此，電機技術開始朝著更加專業化的方向發展，旨在通過結構創新、材料優化以及控制策略的改進，來更好地適應不同行業的特定需求。其中，三相pmsm向雙三相永磁同步電機(dual?three?phase?permanent?magnetsynchronous?motor,dtp-pmsm)的轉變便是這一進程中的鮮明例證。

2、為實現dtp-pmsm的精確控制，需要采集六個相電流信息。傳統的相電流信息采集方法通常是在對應的相線之間插入電流傳感器，但這種方法不僅增加了硬件成本，也增加了驅動器本身的體積以及硬件結構的復雜度。為了降低硬件成本和提高系統可靠性，研究人員開始探索使用單個電流傳感器對多相電機的相電流進行重構。

3、然而電流重構往往會面臨低調制比區域電流重構盲區問題。傳統低調制比區域電流重構盲區消除方案有：測量脈沖插入法、矢量相移法、動態零狀態脈寬調制法等。針對dtp-pmsm，若按照傳統方案進行低調制比區域的pwm修改，需對兩套三相繞組均做出修改，經兩套三相繞組疊加對電驅系統造成的負面影響會更加嚴重，且該方案未充分利用dtp-pmsm的特性。

4、當dtp-pmsm矢量控制變頻系統消除不同調制比電流重構盲區的方法不同時，需要對不同重構方案給出明確高效的切換控制方法，傳統不同調制比下的電流重構方案切換可能帶來寬調制比范圍相電流重構困難的問題，存在進一步優化空間。

5、在實際電機驅動系統調制比正常區域中，由于電機轉角位置采集系統的延遲特性使得控制環路用于變換的位置信息存在偏差，進而導致無功電壓增大，增加了相同轉矩出力下的電流。最終影響最大轉矩電流比輸出。為此，學者提出多種補償方法。然而由于dtp-pmsm實際中的兩套三相繞組繞線位置存在上下或內外偏差，給dtp-pmsm旋變延時補償帶來了新挑戰。

技術實現思路

1、針對雙三相永磁同步電機單電流傳感器電流重構低調制比區域與正常區域切換運行，導致暫態切換過渡過程相電流重構困難的問題，本發明提供一種雙三相永磁同步電機的切換控制方法。

2、本發明的一種基于單電流傳感器采樣的雙三相永磁同步電機切換控制方法，包括：

3、步驟1、在低調制比區域，三相繞組xyz獨立運行，對三相繞組abc做封波處理，采用單電流傳感器對三相繞組xyz中x、y兩相上橋臂之間電流進行采樣，根據低調制比區域三相電流重構表達式完成低調制比三相電流重構；將重構的三相電流與采樣轉速送入環路進行運算得到三相調制參考電壓，經低調制比混合脈沖寬度調制，完成功率模塊驅動；

4、步驟2、根據最小采樣時間計算最小采樣矢量|umin|，判斷三相繞組xyx參考電壓模值|uref-xyz|是否滿足|uref-xyz|≤2.1|umin|，若是，返回步驟1，若否，轉入步驟3；

5、步驟3、在調制比正常區域，兩套三相繞組配合運行，采用單電流傳感器在不同采樣矢量組合處對三相繞組xyz中x、y兩相上橋臂之間電流與三相繞組abc中a、b兩相下橋臂之間電流之和進行采樣，根據調制比正常區域六相電流重構表達式完成六相電流重構，將重構的六相電流與采樣轉速送入環路進行運算，得到調制參考電壓，并對交軸的調制參考電壓進行限幅，再將所有調制參考電壓經混合脈沖寬度調制rhpwm，完成功率模塊驅動；

6、步驟4、判斷三相繞組xyz參考電壓模值|uref-xyz|是否滿足|uref-xyz|≤1.1|umin|，若是，轉入步驟1，若否，轉入步驟3。

7、作為優選，低調制比區域三相電流重構表達式的獲取方法包括：

8、sa、sb、sc、sx、sy、sz分別為雙三相永磁同步電機的六相橋臂開關函數，取值為0是代表下橋臂導通，取值為1代表上橋臂導通；

9、當sa＝0、sb＝0、sc＝0或sx＝0、sy＝0、sz＝0時對應電壓矢量u0；

10、當sa＝1、sb＝0、sc＝0或sx＝1、sy＝0、sz＝0時對應電壓矢量u1；

11、當sa＝1、sb＝1、sc＝0或sx＝1、sy＝1、sz＝0時對應電壓矢量u2；

12、當sa＝0、sb＝1、sc＝0或sx＝0、sy＝1、sz＝0時對應電壓矢量u3；

13、當sa＝0、sb＝1、sc＝1或sx＝0、sy＝1、sz＝1時對應電壓矢量u4；

14、當sa＝0、sb＝0、sc＝1或sx＝0、sy＝0、sz＝1時對應電壓矢量u5；

15、當sa＝1、sb＝0、sc＝1或sx＝1、sy＝0、sz＝1時對應電壓矢量u6；

16、當sa＝1、sb＝1、sc＝1或sx＝1、sy＝1、sz＝1時對應電壓矢量u7；

17、電壓矢量u1與電壓矢量u2在空間中包圍而成的區域為低調制比重構區域l1；

18、電壓矢量u2與電壓矢量u3在空間中包圍而成的區域為低調制比重構區域l2；

19、電壓矢量u3與電壓矢量u4在空間中包圍而成的區域為低調制比重構區域l3；

20、電壓矢量u4與電壓矢量u5在空間中包圍而成的區域為低調制比重構區域l4；

21、電壓矢量u5與電壓矢量u6在空間中包圍而成的區域為低調制比重構區域l5；

22、電壓矢量u6與電壓矢量u1在空間中包圍而成的區域為低調制比重構區域l6；

23、根據參考電壓所處不同低調制比重構區域，確定三相電流重構表達式：

24、

25、其中，0ts、0.5ts表示一次開關周期ts內的兩個采樣時刻；

26、ix表示三相繞組xyz中x相的電流；

27、iy表示三相繞組xyz中y相的電流

28、iz表示三相繞組xyz中z相的電流。

29、作為優選，低調制比混合脈沖寬度調制包括：

30、當參考電壓矢量位于低調制比重構區域l1或l4時，將三相繞組xyz的電壓矢量u0、u7分別替換為電壓矢量u6、u3；

31、當參考電壓矢量位于低調制比重構區域l2時，將三相繞組xyz的電壓矢量u0、u7分別替換為電壓矢量u5、u2；

32、當參考電壓矢量位于低調制比重構區域l3或l6時，將三相繞組xyz的電壓矢量u0、u7分別替換為電壓矢量u2、u5；

33、當參考電壓矢量位于低調制比重構區域l5時，將三相繞組xyz的電壓矢量u0、u7分別替換為電壓矢量u3、u6。

34、作為優選，調制比正常區域六相電流重構表達式的獲取方法包括：

35、sa、sb、sc、sx、sy、sz分別為雙三相永磁同步電機的六相橋臂開關函數，取值為0是代表下橋臂導通，取值為1代表上橋臂導通；

36、當sa＝0、sb＝0、sc＝0或sx＝0、sy＝0、sz＝0時對應電壓矢量u0；

37、當sa＝1、sb＝0、sc＝0或sx＝1、sy＝0、sz＝0時對應電壓矢量u1；

38、當sa＝1、sb＝1、sc＝0或sx＝1、sy＝1、sz＝0時對應電壓矢量u2；

39、當sa＝0、sb＝1、sc＝0或sx＝0、sy＝1、sz＝0時對應電壓矢量u3；

40、當sa＝0、sb＝1、sc＝1或sx＝0、sy＝1、sz＝1時對應電壓矢量u4；

41、當sa＝0、sb＝0、sc＝1或sx＝0、sy＝0、sz＝1時對應電壓矢量u5；

42、當sa＝1、sb＝0、sc＝1或sx＝1、sy＝0、sz＝1時對應電壓矢量u6；

43、當sa＝1、sb＝1、sc＝1或sx＝1、sy＝1、sz＝1時對應電壓矢量u7；

44、電壓矢量u1與電壓矢量u2在空間中包圍而成的區域為扇區ⅰ；

45、電壓矢量u2與電壓矢量u3在空間中包圍而成的區域為扇區ⅱ；

46、電壓矢量u3與電壓矢量u4在空間中包圍而成的區域為扇區ⅲ；

47、電壓矢量u4與電壓矢量u5在空間中包圍而成的區域為扇區ⅳ；

48、電壓矢量u5與電壓矢量u6在空間中包圍而成的區域為扇區ⅴ；

49、電壓矢量u6與電壓矢量u1在空間中包圍而成的區域為扇區ⅵ；

50、對扇區ⅰ到ⅵ分別取扇區內的中分線，扇區ⅰ的中分線與扇區ⅵ的中分線包圍而成的區域為調制比正常區域g1；

51、扇區ⅱ的中分線與扇區ⅰ的中分線包圍而成的區域為調制比正常區域g2；

52、扇區ⅱ的中分線與扇區ⅲ的中分線包圍而成的區域為調制比正常區域g3；

53、扇區ⅲ的中分線與扇區ⅳ的中分線包圍而成的區域為調制比正常區域g4；

54、扇區ⅳ的中分線與扇區ⅴ的中分線包圍而成的區域為調制比正常區域g5；

55、扇區ⅴ的中分線與扇區ⅵ的中分線包圍而成的區域為調制比正常區域g6；

56、其中，調制比正常區域g1與調制比正常區域g4為零矢量修改區域，調制比正常區域g1包括調制比正常區域g1-ⅰ和調制比正常區域g1-ⅱ，扇區ⅵ的中分線與電壓矢量u1包圍而成的區域為調制比正常區域g1-ⅰ，扇區ⅰ的中分線與電壓矢量u1包圍而成的區域為調制比正常區域g1-ⅱ；

57、調制比正常區域g4包括調制比正常區域g4-ⅰ和調制比正常區域g4-ⅱ，扇區ⅲ的中分線與電壓矢量u4包圍而成的區域為調制比正常區域g4-ⅰ，扇區ⅳ的中分線與電壓矢量u4包圍而成的區域為調制比正常區域g4-ⅱ；

58、調制比正常區域六相電流重構表達式為：

59、

60、

61、其中，abc-ui?xyz-uj表示開關周期ts內三相繞組abc對應電壓矢量為ui、三相繞組xyz對應電壓矢量為uj，i＝0,1,2,3,4,5,6,7，j＝0,1,2,3,4,5,6,7；

62、i1、i2、i3、i4分別表示四個采樣矢量組合采樣到的電流；ix表示三相繞組xyz中x相的電流；iy表示三相繞組xyz中y相的電流；iz表示三相繞組xyz中z相的電流；ia表示三相繞組abc中a相的電流；ib表示三相繞組abc中b相的電流；ic表示三相繞組abc中c相的電流。

63、作為優選，混合脈沖寬度調制rhpwm包括：

64、將三相繞組xyz的載波移相0.25ts，在調制比正常區域g1-ⅰ與調制比正常區域g4-ⅰ應用動態零狀態pwm調制將電壓矢量u0、u7分別替換為電壓矢量u2、電壓矢量u5；

65、在調制比正常區域g1-ⅱ與調制比正常區域g4-ⅱ應用動態零狀態pwm調制將電壓矢量u0、u7分別替換為電壓矢量u6、電壓矢量u3；

66、在調制比正常區域g2、g3、g5、g6均采用svpwm進行調制。

67、作為優選，對交軸的調制參考電壓進行限幅：

68、

69、uq為表示交軸的調制參考電壓，ts表示開關周期，tmin表示最小采樣時間，udc表示母線電壓。

70、作為優選，在調制比正常區域時，所述采樣轉速的獲取方法包括：

71、電流環控制器acr-pi輸出的直軸電壓理論估算值為：

72、

73、式中：為第一套三相繞組直軸電壓理論估算值；為第二套三相繞組直軸電壓；id1為第一套三相繞組直軸電流理論估算值；id2為第二套三相繞組直軸電流；iq1為第一套三相繞組交軸電流理論估算值；iq2為第二套三相繞組交軸電流；ld為旋轉坐標系直軸電感；lq為旋轉坐標系交軸電感；lm為定子勵磁電感；ω為電角度；rs為定子電阻；

74、對磁鏈電壓給定值ud1、ud2進行濾波，得到濾波后的電壓ud1-lpf、ud2-lpf；

75、得到電壓誤差：

76、

77、將兩套三相繞組直軸電壓誤差求和，得到ud-error，作為旋變補償依據：

78、ud-error＝|ud1-error+ud2-error|

79、根據直軸電壓的大小，對電機的初始位置角θ0進行旋變補償，使誤差和ud-error達到最小值，保存補償后的位置角θ，根據位置角θ，得到旋變補償后的采樣轉速ωm。

80、本發明的有益效果，針對dtp-pmsm單電流傳感器電流重構低調制比區域與正常區域切換運行，導致暫態切換過渡過程相電流重構困難的問題，本發明給出的不同調制比下切換控制方法，可實現寬調制比范圍相電流重構；本發明可實現dtp-pmsm驅動系統單電流傳感器低調制比區域相電流重構；本發明針對dtp-pmsm特點給出旋變延遲補償方法。