一种相电流补偿方法、装置、永磁同步电机和存储介质

技术领域

本申请涉及电机领域，尤其涉及一种相电流补偿方法、装置、永磁同步电机和存储介质。

背景技术

永磁同步电机的电流采样，常常为了节约采样电阻与相应的运放器件电路的成本，而采用单电阻电流采样或者双电阻采样的技术方案，使用电流重构技术，获得完整三相电流。但是此类电流采样方案的采样精度容易受到硬件电路、软件采样窗口大小等方面的耦合影响，很难通过简单的电流重构算法，获得准确的三相电流。若无法获得准确的三相电流，电机控制的平稳性大大降低，容易产生较大的噪音以及转矩脉动。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提出一种相电流补偿方法、装置、永磁同步电机和存储介质。

本申请实施例提出一种相电流补偿方法，包括：

获取永磁同步电机的三相占空比；

基于所述三相占空比，得到电流采样补偿点对应的扇区，并计算所述电流采样补偿点在对应扇区中的位置参数；

基于所述扇区中的位置参数，得到采样电流的补偿比例；

基于所述补偿比例，对当前采样电流值进行补偿。

进一步地，在上述的相电流补偿方法中，所述基于所述三相占空比，得到电流采样补偿点对应的扇区，包括：

根据所述三相占空比大小关系查询预设表格，获得电流采样补偿点对应的扇区，其中，所述预设表格包括每种三相占空比大小关系和对应的扇区值，每一扇区值对应一个扇区。

进一步地，在上述的相电流补偿方法中，所述基于所述三相占空比，计算所述电流采样补偿点在对应扇区中的位置参数，包括：

基于所述三相占空比，根据预设位置公式计算所述电流采样补偿点在对应扇区中的位置参数。

进一步地，在上述的相电流补偿方法中，所述预设位置公式为：

P

其中，P

进一步地，在上述的相电流补偿方法中，所述基于所述扇区中的位置参数，得到采样电流的补偿比例，包括：

根据所述扇区中的位置参数，查询预设位置补偿比例关系曲线，得到采样电流的补偿比例。

进一步地，在上述的相电流补偿方法中，所述基于所述扇区中的位置参数，得到采样电流的补偿比例，包括：

将预设位置补偿比例关系曲线进行拟合，得到由m个线段组成的分段函数；

将所述位置参数，带入所述分段函数，得到采样电流的补偿比例。

进一步地，在上述的相电流补偿方法中，所述分段函数为：

其中，kcom

本申请的另一实施例还提出一种相电流补偿装置，包括：

获取单元，用于获取永磁同步电机的三相占空比；

第一查找单元，用于基于所述三相占空比，得到电流采样补偿点对应的扇区；

计算单元，用于基于所述三相占空比，计算所述电流采样补偿点在对应扇区中的位置；

第二查找单元，用于基于所述扇区中的位置，得到采样电流的补偿比例；

补偿单元，用于基于所述采样电流补偿比例，对当前采样电流值进行补偿。

本申请的另一实施例还提出一种永磁同步电机，包括存储单元和处理单元，所述存储单元中存储有计算机程序，所述处理单元通过调用所述存储单元中存储的所述计算机程序，执行如上述的相电流补偿方法的步骤。

本申请的另一实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序适于处理器进行加载，以执行如上述的相电流补偿方法的步骤。

本申请的实施例具有以下的有益效果：

本申请实施例提出一种相电流补偿方法，通过获取当前采样电流的采样点位于当前对应扇区的具体位置，通过预设曲线获取对应的补偿比例。利用补偿比例对采样电流进行补偿，使得采样电流接近理论值，大大提高重构电流的准确性。在低成本的电流采样方案中，也可以获得同样良好的采样与控制效果，不仅可以降低电机噪声，同时还提高了电机的运行效率，提升产品性能。有效地推进单电阻、双电阻采样技术在实际电机控制产品中的运用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了传统的单电阻采样电流和真实电流的电流对比示意图；

图2示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的流程示意图；

图3示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的预设表格示意图；

图4示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的采样电流的补偿比例示意图；

图5示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的三相的相位与幅值关系示意图；

图6示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的三相占空比与扇区示意图；

图7示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的补偿点所处的扇区位置曲线示意图；

图8示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的补偿比例和补偿点位置关系示意图；

图9示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的线段拟合示意图；

图10示出了本申请一些实施方式的相电流补偿方法的补偿后的采样电流示意图；

图11示出了本申请一些实施方式的相电流补偿装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

通常地，如图1所示，较光滑曲线为真实的A相电流，可以使用电流钳采集，记为ia

因此，本申请提出一种相电流补偿方法来解决上述问题。

请参照图2，为本申请实施例提出的相电流补偿方法的一种流程图。示范性地，该相电流补偿方法应用于永磁同步电机中。

接下来对上述提到的相电流补偿方法进行详细说明。

在一些实施方式中，如图2所示，一种相电流补偿方法可以包括：

S110，获取永磁同步电机的三相占空比。

具体地，永磁同步电机通用控制算法模块，可以计算出三相占空比的控制给定值。

S210，基于所述三相占空比，得到电流采样补偿点对应的扇区。

具体地，一般将一个机械周期内的所有区域划分为6个扇区。而电流采样的方式通常有单电阻和双电阻。当以任一方式采样时，由于在每个扇区中采样过程中，三相的占空比大小都不一样，所以可以根据具体的规律来推测相应的扇区。

在一些实施方式的相电流补偿方法中，基于三相占空比，得到电流采样补偿点对应的扇区，包括：

根据三相占空比大小关系查询预设表格，获得电流采样补偿点对应的扇区，其中，预设表格包括每种三相占空比大小关系和对应的扇区值，每一扇区值对应一个扇区。

具体地，在执行本方法之前，需要制定一个表格来记录每种三相占空比大小关系与扇区之间的对应关系。当然，首先需要人为定义扇区编号，由于测得在每个扇区中的三相占空比(分别设为Ta、Tb和Tc)大小关系分别为Ta>＝Tb>Tc、Tb>Ta>＝Tc、Tb>＝Tc>Ta、Tc>Tb>＝Ta、Tc>＝Ta>Tb和Ta>Tc>＝Tb。所以将每种大小关系对应的扇区增加一个扇区编号，方便后续的操作。定义Ta>＝Tb>Tc对应的扇区值为1、Tb>Ta>＝Tc对应的扇区值为2、Tb>＝Tc>Ta对应的扇区值为3、Tc>Tb>＝Ta对应的扇区值为4、Tc>＝Ta>Tb对应的扇区值为5和Ta>Tc>＝Tb对应的扇区值为6。最后将上述关系做成预设表格，如图3所示。示范性地，当Ta>＝Tb>Tc时，可以将该扇区值定为第一扇区，编号为1，其中，a相的占空比最大，b相的占空比居中，c相占空比最小。由于电机控制的实时性需求，在一个载波周期内，需要更新三相电流。

S310，基于所述三相占空比，计算所述电流采样补偿点在对应扇区中的位置参数。

具体的，在补偿之前需要说明的是，不管是单电阻采样还是双电阻采样，总会在一些扇区中进行采样时总不能将三相电流同时都采集到，所以肯定会对其中采集不到的电流进行重构。根据单电阻采样原理，在一个载波周期里面只能采集到A相电流与C相电流，因此需要利用采集到的其中两相电流来计算另外的一相电流，即B相电流以相电流重构的方式获得。而根据双电阻采样原理，双电阻采样由硬件电路来确定到底是采集A、B、C三相电流中的哪两相电流。例如，硬件电路设计采集A、B两相电流，那么C相电流将要通过相电流重构的方式得到。

相电流重构利用的是三相电流和为0原理，即i

由于重构的公式都属于理论上正确，所以若采集到的电流与理论上的值一样，则重构的电流也与理论上的一样。关键点就在于怎样使得采集到的电流进行补偿，使得补偿后的电流接近理论值。由于三相电流之间仅在相位上互差120度，在短时间内幅值与频率基本一致。因此，在相应的补偿区域，补偿比例趋于一致。根据这点，我们仅需知道A相电流在采样的四个区域的补偿比例，就可以知道其它两相电流在这四个区域的补偿比例，因为它们在相应的补偿区域是一致的。所以，以A相电流为例，如图4所示，在实验中，可以测得实际值，然后将每个时刻下的理论值和实际值进行计算，算出两者的比值，将该比值作为补偿比例。后续，只需根据当前获取的采样电流值进行补偿，将其尽量还原成理论值，即可使得重构断层现象消失。所以在获得三相占空比后，计算当前采样电流属于哪个扇区后，还不能准确的知道补偿比例是多少，因为在每个扇区中有多个位置，还需要确定当前采样的点位于扇区中的那个具体点位置。

在一些实施方式中，相电流补偿方法中，基于三相占空比，计算电流采样补偿点在对应扇区中的位置参数，包括：

基于三相占空比，根据预设位置公式计算电流采样补偿点在对应扇区中的位置参数。

具体地，为了方便计算当前采样点位于对应扇区中的具体点的位置，本实施方式需要先计算得到一个电流补偿点位于扇区中位置的曲线，因此，如图5和图6所示，需要先根据三相电流相位与幅值关系图得到三相占空比之间的关系图，然后根据三相占空比之间的关系构建电流补偿点位于扇区中位置的曲线图。

在一些实施方式中，相电流补偿方法中的预设位置公式为：

P

其中，P

具体的，如图7所示，取放大系数n为1024，利用预设位置公式，可以得到电流补偿点位于扇区中位置的曲线图，图中该曲线呈现出三角波的形式，在某一扇区中，可近似等效为线性变化。如图7所示，在“1”扇区，由O增加到1024，为正向增加；在“6”扇区，由1024降到O，为负向减小。在“3”扇区，由0增加到1024，为正向增加；在“4”扇区，由1024降到0，为负向减小。其中，增加放大系数n的目的是为了提高位置的分辨率。当然，n可以任意设置，可以根据具体情况设置，这里不做限定。

S410，基于所述扇区中的位置参数，得到采样电流补偿比例。

具体地，得到当前采样电流的具体位置后，还需要得到补偿比例与位置的关系曲线，这样才能直接根据具体的位置找到对应的补偿比例。

在一些实施方式中，相电流补偿方法中，基于扇区中的位置参数，得到采样电流补偿比例，包括：

根据扇区中的位置参数，查询预设位置补偿比例关系曲线，得到采样电流补偿比例。

具体地，将图4和图7进行结合，可以分别得到每个采样区域的补偿比例与采样点位置的关系。以第一扇区为例，如图8所示，即可得到第一扇区区域的预设位置补偿比例关系曲线，只需算出当前采样的位置，根据预设位置补偿比例关系曲线即可得到对应的补偿比例。

在一些实施方式中，相电流补偿方法中，基于扇区中的位置参数，得到采样电流补偿比例，包括：

将预设位置补偿比例关系曲线进行拟合，得到由m个线段组成的分段函数。

将位置参数，带入分段函数，得到采样电流补偿比例。

具体地，为了使得计算更加简单，还可以将图8中的关系曲线进行拟合，将曲线分成多个线段。其中，m为大于等于3的整数。

在一些实施方式中，相电流补偿方法中的分段函数为：

其中，kcom

另外，需要注意的是，当n能被m整除时，则按照上述公式中的分段来进行计算，但是当n不能被m整除时，则需要将n/m的值进行取整，一般利用取整符号表示取小而不取大，例如，[3.6]代表为对3.6小数进行取整最后结果等于3，即[3.6]＝3。然后，前面的(m-1)个线段的取值范围的起始值和终止值都是n/m取整后的整数倍，即[n/m]的倍数，最后一个线段的范围则为[(m-1)[n/m]，n]，最后分段函数为：

示范性地，以第一扇区区域为例，当m＝3，n＝1024时，则分段函数为：

最后得到第一扇区区域的补偿比例随位置变化的线段函数图像，如图9所示。

S510，基于所述采样电流补偿比例，对当前采样电流值进行补偿。

具体地，进行补偿后，以A相电流为例，最后实验测得的数据如图10所示，补偿后的采样电流和理论值接近相等，这时候的断层现象完全消失。

由于低成本的电流采样方法的采样精度容易受到硬件电路及器件、软件采样窗口大小等方面的耦合影响，很难通过简单的电流重构算法，获得准确的三相电流。若无法获得准确的三相电流，电机控制的平稳性大大降低，容易产生较大的噪音以及转矩脉动。所以本实施例针对该问题，提出了相应的电流补偿算法，克服了相电流采样不准的影响，在低成本的电流采样方案中，也可以获得同样良好的采样与控制效果，不仅可以降低电机噪声，同时还提高了电机的运行效率，提升产品性能。有效地推进单电阻、双电阻采样技术在实际电机控制产品中的运用。

本申请另一实施例还提出一种相电流补偿装置600，如图11所示，装置600包括：

获取单元610，用于获取永磁同步电机的三相占空比。

第一计算单元620，用于基于三相占空比，得到电流采样补偿点对应的扇区。

第二计算单元630，用于基于三相占空比，计算电流采样补偿点在对应扇区中的位置。

第三计算单元640，用于基于扇区中的位置，得到采样电流补偿比例。

补偿单元650，用于基于采样电流补偿比例，对当前采样电流值进行补偿。

本申请另一实施例还提出一种永磁同步电机，包括存储单元和处理单元，存储单元中存储有计算机程序，处理单元通过调用存储单元中存储的计算机程序，执行如上述的相电流补偿方法的步骤。

本申请另一实施例还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序适于处理器进行加载，以执行如上述的相电流补偿方法的步骤。

可以理解，本实施例的方法步骤对应于上述实施例中的相电流补偿方法，其中，上述相电流补偿方法的可选项同样适用于本实施例，这里不再重复描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。