一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法与流程

本发明涉及开关磁阻电机控制，特别涉及一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法。

背景技术：

1、开关磁阻电机控制器的设计通常需要安装三个独立的相电流传感器，用以监测电机各相的电流状态。此外，为了全面监控电源电流，还需额外设计并安装一个电源电流传感器。

2、这种设计存在以下不足：1、结构复杂性：多个传感器的集成增加了控制器的复杂性，导致系统设计难度提升，同时也降低了系统的稳定性；2、成本问题：增加的传感器不仅提高了材料成本，还可能增加制造和维护成本，从而影响产品的经济性；3、电磁干扰问题：传感器在工作过程中可能产生电磁干扰。这种干扰会影响控制器内部其他组件的正常工作，进而影响整个系统的稳定性和可靠性。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种技术方案来解决背景技术中的问题。

2、本发明技术方案为：一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，所述方法应用于开关磁阻电机控制器，所述方法包括以下步骤：

3、步骤一：在开关磁阻电机控制器内设置三个独立的相电流传感器，所述开关磁阻电机控制器通过不断切换驱动电流方向实现开关磁阻电机的转动；

4、步骤二：保存三相相电流的瞬时采样值；

5、步骤三：计算当前周期三相相电流的权重；

6、步骤四：计算电源电流估计值；

7、步骤五：对初步电源电流估计值进行平均值滤波处理；

8、步骤六：预测并计算下一周期三相开关管的开关状态，具体为根据当前周期内三相电流的实际测量值，预测并计算下一周期三相开关管的开关状态。

9、所述步骤二包括以下步骤：

10、在adc中断程序中，以20khz的频率实时保存三相相电流的瞬时采样值；

11、设三相电流分别为ia、ib、ic；

12、所述步骤三包括以下步骤：

13、根据上一周期adc中断程序中记录的三相开关管的开关状态，计算当前周期三相相电流在计算电源电流时的相应权重，设权重分别为wa、wb、wc；

14、所述权重值为1、-1或0。

15、所述步骤四包括以下步骤：

16、将步骤一得到的各相相电流值与其在步骤二中计算得到的权重值进行相乘，并将结果进行累加，得到初步的电源电流估计值iest，即：iest＝waia+wbib+wcic。

17、所述步骤六包括以下步骤：

18、对步骤四得到的初步电源电流估计值进行平均值滤波处理，得到电源输入电流iin。

19、所述开关磁阻电机控制器通过三个电流斩波电路实现对三个相电流方向的切换，从而实现对驱动电流的控制，三个所述电流斩波电路结构相同，所述电流斩波电路包括功率开关一、功率开关二、二极管一、二极管和电感，所述功率开关一的发射极于二极管一的负极连接，所述二极管二的正极与功率开关二的集电极连接，所述功率开关一的集电极与二极管二的负极连接，所述功率开关二的发射极与二极管一的正极连接；所述电感的两端分别与二极管一的负极和二极管二的正极连接；三个所述电流斩波电路并联在电源的两端。

20、所述对步骤四得到的初步电源电流估计值进行平均值滤波处理，得到电源输入电流包括以下步骤：

21、设测量到的一个相电流的时间序列为i1、i2、i3、k、it，取移动平均的项数为n,且n＜t,t为电流采集结束时间点；

22、则t时刻电流的移动平均值为：

23、

24、建立电流的预测模型：

25、其中t＝n,n+1,λ,n+n；4≤n≤500；

26、通过电流的预测模型预测下一时刻的相电流的值和电源电流值。

27、所述具体为根据当前周期内三相电流的实际测量值，预测并计算下一周期三相开关管的开关状态包括以下步骤：

28、建立电源电流预测模型：

29、通过电流的预测模型预测下个时刻的电源电流和下个时刻的三个相电流；

30、获取wa、wb和wc预测值，进而预测功率开关一和功率开关二的开关状态。

31、所述通过电流的预测模型预测下个时刻的三个相电流包括以下步骤：

32、将历史测量的相电流作为电路的预测模型输入量，输出预测的下一个时刻的相电流值iat+1、ibt+1和ict+1；

33、设置相电流阈值δis，如果如果相电流的预测值与实际测量值差在阈值范围内，则预测的相电流值有效；

34、即|ibt+1-ib|≤δis、|iat+1-ia|≤δis、|ict+1-ic|≤δis，其中ia、ib、ic为实际测量的相电流值。

35、所述具体为根据当前周期内三相电流的实际测量值，预测并计算下一周期三相开关管的开关状态还包括以下步骤：

36、设置相电流的最低阈值imin和最高阈值imax；

37、获取当前周期的三个相电流iat、ibt、ict；

38、将三个相电流分别与最低阈值比较，如果小于最低阈值，则设置功率开关一和功率开关二同时开通，此时相应的权重值为1；如果大于最高阈值，则设置功率开关一和功率开关二同时关闭，此时相应的权重值为-1；如果在最高阈值和最低阈值之间的话，则功率开关一和功率开关二为一个导通和一个关闭的状态，此时权重值为0。

39、本发明的有益效果：

40、1、本发明优化电流检测方案，通过采用电机三相相电流的瞬时采样值，并在最短50微秒的控制周期内计算电源输入电流，实现快速响应的电流监测，通过省略电源电流传感器，简化了控制器的结构设计，减少了系统组件的数量，降低了设计和制造的复杂性，进而提高了系统的鲁棒性；省去电源电流传感器，直接降低了控制器的制造成本，包括材料成本和生产成本，提高了经济性。

41、2、本发明通过减少传感器数量，减少了电磁干扰的潜在来源，从而增强了整个控制系统在高电磁干扰环境下的稳定性和可靠性，减少传感器的使用，有助于实现更紧凑和轻量化的控制器设计，满足对设备体积和重量有严格限制的应用场景的需求。

技术特征：

1.一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，所述方法应用于开关磁阻电机控制器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述步骤四包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述步骤六包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述开关磁阻电机控制器通过三个电流斩波电路实现对三个相电流方向的切换，从而实现对驱动电流的控制，三个所述电流斩波电路结构相同，所述电流斩波电路包括功率开关一、功率开关二、二极管一、二极管和电感，所述功率开关一的发射极于二极管一的负极连接，所述二极管二的正极与功率开关二的集电极连接，所述功率开关一的集电极与二极管二的负极连接，所述功率开关二的发射极与二极管一的正极连接；所述电感的两端分别与二极管一的负极和二极管二的正极连接；三个所述电流斩波电路并联在电源的两端。

6.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述对步骤四得到的初步电源电流估计值进行平均值滤波处理，得到电源输入电流包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述具体为根据当前周期内三相电流的实际测量值，预测并计算下一周期三相开关管的开关状态包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述通过电流的预测模型预测下个时刻的三个相电流包括以下步骤：

9.根据权利要求5所述的一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，其特征在于，所述具体为根据当前周期内三相电流的实际测量值，预测并计算下一周期三相开关管的开关状态还包括以下步骤：

技术总结本发明涉及开关磁阻电机控制技术领域，特别涉及一种开关磁阻电机通过三相相电流计算电源电流的方法，所述方法应用于开关磁阻电机控制器，所述方法包括以下步骤：步骤一：在开关磁阻电机控制器内设置三个独立的相电流传感器，所述开关磁阻电机控制器通过不断切换驱动电流方向实现开关磁阻电机的转动；步骤二：保存三相相电流的瞬时采样值；步骤三：计算当前周期三相相电流的权重；步骤四：计算电源电流估计值；步骤五：对初步电源电流估计值进行平均值滤波处理；步骤六：预测并计算下一周期三相开关管的开关状态，具体为根据当前周期内三相电流的实际测量值，预测并计算下一周期三相开关管的开关状态。技术研发人员：赵建培,吴荒原,陈继亮,王明君,崔秀朋受保护的技术使用者：深蓝探索动力科技无锡有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14