三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统及测量方法与流程

本申请涉及电机控制，尤其涉及一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统及测量方法。

背景技术：

1、在永磁同步电机的控制系统中，三次谐波反电势蕴含转子位置信息，获取三次谐波反电势，对于转子位置观测具有十分重要的作用。永磁同步电机通常采用电压源型pwm逆变器驱动，实际施加在电机绕组上的电压是断续的pwm脉冲形式，导致电机各相绕组的反电势无法直接测量。

2、在相关技术中，通常构建三次谐波电流控制器以实现三次谐波反电势的观测，三次谐波电流控制器将三次谐波电流控制为0，并认为三次谐波电流控制器的输出即为永磁同步电机的三次谐波反电势。

3、然而，对于应用最广泛的绕组星形连接的三相永磁同步电机，在基尔霍夫电流定律的约束下，三相电流之和始终为零，不存在三次谐波电流的流通路径，相关技术中的测量方法无法进行测量。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统及测量方法，通过引出三相永磁同步电机的中性线，构造硬件采样装置，配合对应的测量方法，实现三次谐波反电势的测量。

2、本申请提供一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统，包括：

3、被测电机驱动器、被测电机、虚拟中性点电路、电压采样处理装置以及测量单元；所述被测电机驱动器的三相供电输出端分别与所述被测电机的三相定子绕组的一端相连接，用于为所述被测电机提供电流；所述被测电机的三相定子绕组的另一端相互连接构成绕组中性点；所述虚拟中性点电路包含三个阻值相同的功率电阻、且每个功率电阻一端分别连接在所述被测电机驱动器与所述被测电机的三个连接线上、另一端相互连接构成虚拟中性点；所述电压采样处理装置，用于将所述绕组中性点与所述虚拟中性点之间的中性点间电压转化为电机控制单元可以采集的电信号；所述测量单元，用于基于所述电压采样处理装置输出的电信号，计算得到所述被测电机三次谐波反电势的测量结果。

4、可选地，所述系统还包括：直流供电电源；所述直流供电电源与被测电机驱动器的正、负直流母线相连，用于为所述被测电机驱动器提供直流母线电压。

5、可选地，所述电压采样处理装置的输入端与所述绕组中性点相连接，所述电压采样处理装置的输出端与所述电机控制单元的adc端口相连接。

6、可选地，所述电压采样处理装置，包括：差分电压信号转换模块、直流偏置电压模块以及信号放大模块；所述差分电压信号转换模块，用于将所述电压采样处理装置采集到的所述中性点间电压由第一电信号转换为第二电信号；所述第一电信号为强电信号，所述第二电信号为弱电信号；第一电信号为交流强电信号，第二电信号为交流弱电信号；所述直流偏置电压模块，用于在输入的第二电信号的基础上增加直流偏置电压，输出第三电信号；所述第三电信号为单极性的直流弱电信号；所述信号放大模块，用于将所述第三电信号中的交流成分放大，输出第四电信号。

7、可选地，所述测量单元，具体用于在所述被测电机驱动器每个开关周期的起始点，触发所述电机控制单元进行采样，得到所述电压采样处理装置输出的第四电信号；所述测量单元，具体还用于基于每个开关周期对应的第四电信号以及第一对应关系，计算得到每个开关周期对应的中性点间电压；所述测量单元，具体还用于基于每个开关周期对应的中性点间电压以及第二对应关系，计算得到每个开关周期内的三次谐波反电势的测量结果；其中，所述第一对应关系用于表征：所述电压采样处理装置的输入电压与输出电压之间的关系；所述第二对应关系用于表征：所述电压采样处理装置输入的中性点间电压与三次谐波反电势之间的关系。

8、本申请提供一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法，包括：

9、在所述测量系统的被测电机驱动器每个开关周期的起始点，触发电机控制单元进行采样，得到所述测量系统的电压采样处理装置输出的第四电信号；基于每个开关周期对应的第四电信号以及第一对应关系，计算得到每个开关周期对应的中性点间电压；基于每个开关周期对应的中性点间电压以及第二对应关系，计算得到每个开关周期内的三次谐波反电势的测量结果；其中，所述第一对应关系用于表征：所述电压采样处理装置的输入电压与输出电压之间的关系；所述第二对应关系用于表征：所述电压采样处理装置输入的中性点间电压与三次谐波反电势之间的关系。

10、可选地，所述第一对应关系通过以下公式进行表示：

11、

12、其中，为所述电压采样处理装置的输出电压，为电机控制单元的供电电压，为所述电压采样处理装置的输入电压，和用于控制小于、且大于0；所述第二对应关系通过以下公式进行表示：

13、

14、其中，为三次谐波反电势幅值。

15、本申请还提供一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量装置，包括：

16、采样模块，用于在所述测量系统的被测电机驱动器开关周期的起始点，触发电机控制单元进行采样，得到所述测量系统的电压采样处理装置输出的单极性低电压；测量模块，用于基于每个开关周期对应的第四电信号以及第一对应关系，计算得到每个开关周期对应的中性点间电压；所述测量模块，还用于基于每个开关周期对应的中性点间电压以及第二对应关系，计算得到每个开关周期内的三次谐波反电势的测量结果；其中，所述第一对应关系用于表征：所述电压采样处理装置的输入电压与输出电压之间的关系；所述第二对应关系用于表征：所述电压采样处理装置输入的中性点间电压与三次谐波反电势之间的关系。

17、本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上述任一种所述三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法的步骤。

18、本申请还提供一种电子设备，该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法的步骤。

19、本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法的步骤。

20、本申请提供的三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统及测量方法，所述被测电机驱动器的三相供电输出端分别与所述被测电机的三相定子绕组的一端相连接，用于为所述被测电机提供电流；所述被测电机的三相定子绕组的另一端相互连接构成绕组中性点；所述虚拟中性点电路包含三个阻值相同的功率电阻、且每个功率电阻一端分别连接在所述被测电机驱动器与所述被测电机的三个连接线上、另一端相互连接构成虚拟中性点；所述电压采样处理装置，用于将所述绕组中性点与所述虚拟中性点之间的中性点间电压转化为电机控制单元可以采集的电信号；所述测量单元，用于基于所述电压采样处理装置输出的电信号，计算得到所述被测电机三次谐波反电势的测量结果。如此，通过引出三相永磁同步电机的中性线，构造硬件采样装置，配合对应的测量方法，实现三次谐波反电势的测量。

1.一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统，其特征在于，包括：被测电机驱动器、被测电机、虚拟中性点电路、电压采样处理装置以及测量单元；

2.根据权利要求1所述的三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统，其特征在于，所述系统还包括：直流供电电源；

3.根据权利要求1或2所述的三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统，其特征在于，所述电压采样处理装置的输入端与所述绕组中性点相连接，所述电压采样处理装置的输出端与所述电机控制单元的adc端口相连接。

4.根据权利要求3所述的三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统，其特征在于，所述电压采样处理装置，包括：差分电压信号转换模块、直流偏置电压模块以及信号放大模块；

5.根据权利要求4所述的三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统，其特征在于，

6.一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统的测量单元；

7.根据权利要求6所述的三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法，其特征在于，所述第一对应关系通过以下公式进行表示：

8.一种三相永磁同步电机三次谐波反电势测量装置，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项三相永磁同步电机三次谐波反电势测量系统的测量单元；

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求6或7所述三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6或7所述三相永磁同步电机三次谐波反电势测量方法的步骤。