基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿方法

本发明涉及一种基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿方法，属于电机驱动与控制领域。

背景技术：

1、双三相永磁同步电机（dualthree-phasepermanentmagnetsynchronousmotor，dtp-pmsm）具有单相功率等级较低、容错能力较强、转矩脉动较小以及适用于中低压大功率驱动等特点，在航空航天、电动汽车、电推进等对系统功率密度、可靠性及运行性能要求较高的应用场景中具有良好的应用价值。

2、传统dtp-pmsm闭环驱动系统通常需要获取两套三相绕组的电流信息，用于坐标变换及电流闭环控制。采用多个电流传感器会增加采样电路、调理电路及接口数量，同时不同传感器之间的增益误差和零点偏置也会对控制性能产生影响。因此，利用单个电流传感器在一个pwm周期内分时获取多组电流信息，并通过相应的电流组合关系重构六相电流，成为减少dtp-pmsm驱动系统电流传感器数量的一种技术途径。

3、现有单电流传感器相电流重构及其精度提升研究主要面向传统三相永磁同步电机。针对三相pmsm，已有研究通过电流变化率估计、电流观测以及采样时刻校正等方式减小分时采样误差。但dtp-pmsm包含两套三相绕组，单电流传感器六相重构需要在一个pwm周期内获取多组同时包含两套绕组电流信息的组合采样量，不同采样量以及同一采样量中的不同绕组电流分量可能对应不同采样时刻。现有面向单套三相绕组建立的采样误差补偿关系难以直接应用于dtp-pmsm的六相分时采样场景。

4、在电流变化率估计方面，现有方法多基于单套三相pmsm电压模型进行计算，将两套绕组视为相互独立的系统分别处理，未计及两套绕组通过公共磁路产生的电磁耦合对电流变化率的影响。当电机设计上两套绕组之间互感较大时，现有计算方法所得电流变化率与实际变化过程之间存在偏差。

5、此外，在采用载波移相调制方式的dtp-pmsm单电流传感器重构系统中，两套绕组的采样状态在时间上相互错开，使得两套绕组重构电流分别对应不同的基准时刻。现有方法在进行clarke/park坐标变换时，对两套绕组统一采用控制运算时刻或位置采集时刻对应的转子电角度，未区分两套绕组重构基准时刻的差异。

6、综上所述，现有单电流传感器双三相永磁同步电机相电流重构方法的重构电流误差大，导致电流闭环控制精度低。

技术实现思路

1、针对现有单电流传感器的双三相永磁同步电机重构电流误差大，影响电流闭环控制精度的问题，本发明提供一种基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿方法。

2、本发明的一种基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿方法，包括：

3、获取当前开关周期内单电流传感器的原始采样电流；

4、确定各校正区间，计算各校正区间的平均电压和平均反电动势；

5、获取上一开关周期的六相重构电流作为电流状态，根据所述电流状态、包含自感和互感的耦合电感矩阵、所述各校正区间的平均电压和平均反电动势，求解各校正区间在双αβ静止坐标系下的平均电流变化率，再通过三相静止坐标反变换转换为各校正区间的六相平均电流变化率；

6、利用所述各校正区间的六相平均电流变化率对所述原始采样电流进行时间校正，得到校正后的采样电流，根据所述校正后的采样电流重构得到校正后的六相重构电流；

7、对所述校正后的六相重构电流进行坐标变换，得到两套三相绕组的d、q轴反馈电流。

8、作为优选，所述六相平均电流变化率为：

9、；

10、其中，为六相平均电流变化率，为耦合电感矩阵，为校正区间的平均电压，为电机电阻，为上一开关周期的六相重构电流，为校正区间的平均反电动势。

11、作为优选，对所述校正后的六相重构电流进行坐标变换的方法包括：

12、采用第一电角度对所述校正后的六相重构电流中属于第一套三相绕组的电流进行park变换，采用第二电角度对所述校正后的六相重构电流中属于第二套三相绕组的电流进行park变换；

13、所述第一电角度和所述第二电角度分别根据所述转子电角度、所述转子电角速度、所述第一校正基准时刻、所述第二校正基准时刻计算得到。

14、作为优选，当所述转子电角度的采集时刻为时：

15、；

16、当所述转子电角度对应于控制运算时刻 时：

17、；

18、其中，为所述第一电角度，为所述第二电角度，为所述转子电角度，为所述转子电角速度，为所述第一校正基准时刻，为所述第二校正基准时刻。

19、作为优选，利用所述各校正区间的六相平均电流变化率对所述原始采样电流进行时间校正，得到校正后的采样电流的方法，包括：

20、根据参考电压矢量位置或两套逆变器的开关状态确定当前重构区域；

21、根据所述当前重构区域确定各原始采样电流与第一套三相绕组和第二套三相绕组各相电流分量之间的对应关系：

22、根据所述对应关系确定各原始采样电流中各相电流分量所属的绕组以及所属绕组对应的校正基准时刻；

23、根据所述当前重构区域和所述对应关系，确定各相电流分量对应的校正区间，并调用与所述校正区间对应的六相平均电流变化率；

24、将各相电流分量由实际采样时刻校正至所属绕组对应的校正基准时刻，若所述校正基准时刻晚于所述实际采样时刻，则进行前向校正，若所述校正基准时刻早于所述实际采样时刻，则通过负时间间隔进行反向回溯校正，得到各相电流分量校正后的值；

25、根据所述对应关系，将属于同一原始采样电流的各相电流分量校正后的值重新组合，得到校正后的采样电流。

26、本发明的有益效果，本发明针对单电流传感器双三相永磁同步电机六相电流分时采样的特点，对同一采样电流中属于不同绕组的电流分量分别进行物理时刻校正，使各相重构电流对应至各自绕组的统一基准时刻，避免了因各相电流物理时刻不一致引入的重构偏差，提高了六相电流重构精度。并基于包含自感和互感的耦合电感矩阵建立静止坐标系电流变化率模型，在计算各校正区间内电流变化率时同时计及两套三相绕组之间的电磁耦合效应，克服了现有方法将两套绕组视为相互独立系统分别计算变化率所导致的偏差，使计算出的电流变化率与实际物理变化过程相符，为采样电流时间校正提供了准确的物理依据。

1.基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，所述六相平均电流变化率为：

3.根据权利要求1所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，对所述校正后的六相重构电流进行坐标变换的方法包括：

4.根据权利要求3所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，当所述转子电角度的采集时刻为时：

5.根据权利要求1所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，利用所述各校正区间的六相平均电流变化率对所述原始采样电流进行时间校正，得到校正后的采样电流的方法，包括：

6.根据权利要求5所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，所述原始采样电流的采样时刻为、、和，为开关周期。

7.根据权利要求6所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，确定各原始采样电流与第一套三相绕组和第二套三相绕组各相电流分量之间的对应关系包括：

8.根据权利要求7所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，根据所述当前重构区域和所述对应关系，确定各相电流分量对应的校正区间的方法，包括：

10.根据权利要求9所述的基于耦合电感的双三相永磁同步电机相电流重构误差补偿，其特征在于，根据所述校正后的采样电流重构得到校正后的六相重构电流的方法包括：