两种基于母线电流传感器的相电流重构方法

在工业驱动与伺服控制领域，永磁同步电机(PMSM)由于其高效率、高功率密度和良好的鲁棒性而得到广泛应用。为了实现对永磁同步电机的精确控制，传统方法需要检测电机电枢绕组的三相电流和母线电流来完成电流闭环控制和过流保护。然而，这样的方案需要大量的电缆线和信号调理电路，从而增加了驱动电路的复杂性，降低了系统的可靠性，同时显著提高了成本。 为了解决这一问题，研究者们提出了基于母线电流传感器的电压空间矢量控制方法，旨在减少对电流传感器的需求。本文探讨了两种基于母线电流传感器的三相电流重构方法。这两种方法主要针对电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制中出现的非可测量区域问题，并在仿真环境下对它们的可行性进行验证。 文章介绍了SVPWM周期内采样法的局限性。在SVPWM周期内，存在非可测量区域，这意味着无法从单一的母线电流传感器中直接重构出完整的三相电流。针对这一问题，文中提出了一种修改母线电流采样策略的方法。这种策略依赖于扇区的保持，即在SVPWM周期内采样时，通过保持当前扇区的电流值来构建相邻扇区的电流值。该方法特别适用于扇区切换附近的情况，在该策略下可以有效地构造三相电流。 接着，文章讨论了SVPWM周期外采样法。与周期内采样法不同，SVPWM周期外采样法通过引入额外的采样脉冲，在每个PWM周期之外对母线电流进行采样。此方法的优点是它可以在每个PWM周期都获得准确的三相电流值。虽然在实际电流中引入了高频谐波，但由于引入的三个采样矢量的合成矢量为零，因此不会对实际电压参考矢量造成任何影响。仿真结果证明了此方法的正确性和有效性。 此外，文中还提到了Matlab/Simulink的仿真研究，通过对比分析两种不同的相电流重构方法，旨在提供一种能够满足实时电流监控要求同时减少硬件成本的解决方案。 总结来说，本文介绍了两种减少电流传感器需求的三相电流重构方法，并通过仿真证明了它们的有效性。这两种方法均依赖于对母线电流的采样和处理，能够解决SVPWM控制中的非可测量区域问题，并在不影响电机控制性能的前提下，减少硬件成本和提高系统的可靠性。这一研究成果对于推动永磁同步电机在低成本驱动和通用控制领域的应用具有重要意义。