基于单电流传感器的电机控制方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种基于单电流传感器的电机控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，传统工业技术领域中对于PMSM（permanent-magnetsynchronousmotor，永磁同步电机）控制系统常采用矢量控制实现，控制过程中对于三相电流的测量则需要依托两个及以上的相电流传感器来实现，这一控制过程部件增加了控制系统的成本和体积，还提高了系统硬件的故障率，同时多个电流传感器间存在的不同增益偏差会影响电流测量精度，从而降低系统整体的控制性能。因此，现有技术中通过多个相电流传感器进行电流测量并实现电机控制的技术方法存在控制性能较差的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于单电流传感器的电机控制方法、装置、设备及介质，旨在解决现有技术方法中通过多个相电流传感器进行电流测量并实现电机控制的技术方法存在控制性能较差的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于单电流传感器的电机控制方法，所述方法应用于智能控制终端中，所述智能控制终端与电机驱动控制电路中配置的电流传感器及电压传感器进行电连接，所述电机驱动控制电路包含三个输出端，每一输出端对应输出一组相电流至电机，所述智能控制终端与电机驱动控制电路中配置的多个控制开关的控制端分别进行电连接，其中，所述方法包括：

获取所述电压传感器采集得到的电源电压并构建与所述电源电压对应的线性调制区；

根据预置的解析计算规则对所述电源电压及所述电流传感器采集得到的电流值进行解析计算得到对应的计算结果；

根据预置的区域划分规则及所述计算结果对所述线性调制区进行划分，得到对应的调制区划分信息；

根据预置的矢量策略及参考电压矢量对所述调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息；

根据所述重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于单电流传感器的电机控制装置，所述装置配置于智能控制终端中，所述智能控制终端与电机驱动控制电路中配置的电流传感器及电压传感器进行电连接，所述电机驱动控制电路包含三个输出端，每一输出端对应输出一组相电流至电机，所述智能控制终端与电机驱动控制电路中配置的多个控制开关的控制端分别进行电连接，其中，所述装置用于执行如上述第一方面所述的基于单电流传感器的电机控制方法，所述装置包括：

线性调制区构建单元，用于获取所述电压传感器采集得到的电源电压并构建与所述电源电压对应的线性调制区；

解析计算单元，用于根据预置的解析计算规则对所述电源电压及所述电流传感器采集得到的电流值进行解析计算得到对应的计算结果；

调制区划分信息获取单元，用于根据预置的区域划分规则及所述计算结果对所述线性调制区进行划分，得到对应的调制区划分信息；

重构电流信息获取单元，用于根据预置的矢量策略及参考电压矢量对所述调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息；

控制信号输出单元，用于根据所述重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，其中，所述设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的基于单电流传感器的电机控制方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的基于单电流传感器的电机控制方法的步骤。

本发明实施例提供了一种基于单电流传感器的电机控制方法、装置、设备及介质，方法包括：获取电源电压并构建对应的线性调制区；对电源电压及电流传感器采集的电流值进行解析计算得到对应的计算结果；根据计算结果对线性调制区进行划分得到对应的调制区划分信息；根据预置的矢量策略及参考电压矢量对调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息；根据重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。上述方法，通过单个电流传感器获取电流采样信息并通过三相电流重构，从而减小重构误差以提高电流重构精度，并大幅提高基于重构电流信息对电机进行控制的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于单电流传感器的电机控制方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的电机驱动控制电路的电路结构图；

图3为本发明实施例提供的基于单电流传感器的电机控制方法的应用效果图；

图4为本发明实施例提供的基于单电流传感器的电机控制方法的另一应用效果图；

图5为本发明实施例提供的图4中P区域的局部放大图；

图6为本发明实施例提供的基于单电流传感器的电机控制装置的示意性框图；

图7是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在实际条件下，由于死区时间、开关器件的延时导通和关断时间、AD 模块的电流信号转换时间的存在，造成电流传感器为采集稳定可靠的电流信息需要一段固定持续的时间T

请参阅图1及与2，如图所示，为了减小电压矢量跟踪误差，以解决电流重构死区和电流重构精度的问题，本发明申请的实施例提供了一种基于单电流传感器的电机控制方法，该方法应用于智能控制终端中，所述智能控制终端与电机驱动控制电路中配置的电流传感器10及电压传感器进行电连接，所述电机驱动控制电路包含三个输出端A、B、C，每一输出端对应输出一组相电流至电机，三组相电流分别用i

S110、获取所述电压传感器采集得到的电源电压并构建与所述电源电压对应的线性调制区。

获取所述电压传感器采集得到的电源电压并构建与所述电源电压对应的线性调制区。首先可获取电压传感器采集得到的电源电压，电源电压可采用V

在具体实施例中，步骤S110，包括子步骤：根据所述电源电压在预置的二维坐标系中确定横坐标最大值；根据电压变化速率生成与所述横坐标最大值对应的外围边界线，以在所述二维坐标系中构建得到线性调制区。

具体的，可根据电源电压在预置的二维空间坐标系中确定横坐标最大值，如确定横坐标最大值为V

进一步的，根据电压变化率生成与横坐标最大值对应的外围边界线，以电压变化率作为斜率在二维坐标系中生成穿过横坐标最大值V

S120、根据预置的解析计算规则对所述电源电压及所述电流传感器采集得到的电流值进行解析计算得到对应的计算结果。

根据预置的解析计算规则对所述电源电压及所述电流传感器采集得到的电流值进行解析计算得到对应的计算结果。进一步的，可根据解析计算规则对电源电压及电流传感器采集的电流值进行解析计算，从而将计算值作为对应计算结果。

在具体实施例中，步骤S120，包括子步骤：获取所述电流值对应的延迟时间；根据所述解析计算规则对所述延迟时间、所述电源电压进行解析计算，得到对应的计算值作为所述计算结果。

具体的，获取电流值对应的延迟时间，延迟时间也即是死区时间、开关器件的延时导通和关断时间、AD 模块的电流信号转换时间等进行叠加形成的电流采样延迟时间，可计算开关控制信号的发送时间与电流传感器稳定检测电流信息的时间点之间的时间差，确定该时间差为延迟时间T

进一步的，根据解析计算规则对延迟时间及电源电压进行解析计算，具体解析计算规则可采用公式（1）进行表示：

（1）；

其中，f为所得到的计算结果，T

S130、根据预置的区域划分规则及所述计算结果对所述线性调制区进行划分，得到对应的调制区划分信息。

根据预置的区域划分规则及所述计算结果对所述线性调制区进行划分，得到对应的调制区划分信息。根据区域划分规则及上述计算结果，即可对线性调制区进行划分，从而得到包含多个区域范围的调制区划分信息。

在具体实施例中，步骤S130，包括子步骤：根据所述区域划分规则中的第一角度值在所述线性调制区中以外围边界线的顶角为出发点生成第一区域划分线；根据所述区域划分规则中的第二角度值在所述线性调制区中以坐标原点为出发点生成第二区域划分线；根据所述计算结果中的计算值确定小扇区的最大横坐标值；根据所述最大横坐标值生成对应的小扇区划分线，得到调制区划分信息。

具体的，区域划分规则中包含第一角度值θ

进一步的，根据区域划分规则中的第二角度值θ

根据计算结果中的计算值确定小扇区R

根据所确定的最大横坐标值即可生成对应的小扇区划分线，以b点为起点作与直线Od相垂直的线段，即可得到小扇区划分线l

综合第一区域划分线l

S140、根据预置的矢量策略及参考电压矢量对所述调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息。

根据预置的矢量策略及参考电压矢量对所述调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息。进一步的，以矢量策略及参考电压矢量为基础，可对调制区域划分信息即电流传感器采集的电流采样信息进行三相电流重构，经过三相电流重构后得到重构电流信息。

在具体实施例中，步骤S140，包括子步骤：确定所述参考电压矢量的终点与所述调制区域划分信息相重合的区域为目标区域；获取所述矢量策略中与所述目标区域相匹配的叠加矢量；根据所述叠加矢量进行采样时间配置；根据所配置的采样时间对相同开关周期内的电流采样信息进行三相电流重构计算，得到对应的重构电流信息。

进一步的，可根据参考电压矢量u

以参考电压矢量的终点位于区域R

根据所获取的叠加矢量进行采样时间配置，如在

根据所配置的采样时间对相同开关周期内的电流采样信息进行三相电流重构计算，具体的，在配置采样时间后，可合理安排矢量的作用顺序，直接输出开关状态，通过设定两个有源矢量作用时间末的采样点进行直流母线采样。由于三相电流的重构是在一个开关周期的多个时刻进行的采集，采样得到的电流只能代表该时间点的电流，且利用不同时刻的采样信息对三相电流的重构进行计算会造成一定误差。

以R

（2）；

（3）；

其中，i

通过上述三相电流重构计算，即可得到重构电流信息i

S150、根据所述重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。

根据所述重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。根据所得到的重构电流信息即可生成对应控制信号并分别输出值对应控制开关的控制端，各控制开关根据接收到的控制信号进行通断控制，从而调整三个输出端输出至电机的相电流，以实现对电机进行精准控制，从而提高对电机进行控制的效率及性能。

在基本电压矢量选择、预测计算和时间分配等方面，上述三相电流重构计算充分考虑并降低了计算复杂度。采用多种矢量合成方法保证母线电流信息的可靠采样，减小电压跟踪误差；同时，通过合理分配所选基本电压矢量的作用顺序、采样时刻和瞬时补偿减小重构误差，提高电流重构精度，从而提高基于电流重构后得到的重构电流信息进行电机控制的性能。本发明的方法降低了改进的电流采样与重构方案中的电流误差，有效提升了基于单电流传感器对电机进行智能控制的性能。

上述实施例中所公开的基于单电流传感器的电机控制方法中，方法包括：获取电源电压并构建对应的线性调制区；对电源电压及电流传感器采集的电流值进行解析计算得到对应的计算结果；根据计算结果对线性调制区进行划分得到对应的调制区划分信息；根据预置的矢量策略及参考电压矢量对调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息；根据重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。上述方法，通过单个电流传感器获取电流采样信息并通过三相电流重构，从而减小重构误差以提高电流重构精度，并大幅提高基于重构电流信息对电机进行控制的性能。

本发明实施例还提供一种基于单电流传感器的电机控制装置，该基于单电流传感器的电机控制装置可配置于智能控制终端中，该基于单电流传感器的电机控制装置用于执行前述的基于单电流传感器的电机控制方法的任一实施例。具体地，请参阅图6，图6为本发明实施例提供的基于单电流传感器的电机控制装置的示意性框图。

如图6所示，基于单电流传感器的电机控制装置100包括线性调制区构建单元110、解析计算单元120、调制区划分信息获取单元130、重构电流信息获取单元140及控制信号输出单元150。

线性调制区构建单元110，用于获取所述电压传感器采集得到的电源电压并构建与所述电源电压对应的线性调制区。

在更具体的实施例中，所述线性调制区构建单元110，包括：确定单元，用于根据所述电源电压在预置的二维坐标系中确定横坐标最大值；构建单元，用于根据电压变化速率生成与所述横坐标最大值对应的外围边界线，以在所述二维坐标系中构建得到线性调制区。

解析计算单元120，用于根据预置的解析计算规则对所述电源电压及所述电流传感器采集得到的电流值进行解析计算得到对应的计算结果。

在更具体的实施例中，所述解析计算单元120，包括：延迟时间确定单元，用于获取所述电流值对应的延迟时间；计算单元，用于根据所述解析计算规则对所述延迟时间、所述电源电压进行解析计算，得到对应的计算值作为所述计算结果。

调制区划分信息获取单元130，用于根据预置的区域划分规则及所述计算结果对所述线性调制区进行划分，得到对应的调制区划分信息。

重构电流信息获取单元140，用于根据预置的矢量策略及参考电压矢量对所述调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息。

控制信号输出单元150，用于根据所述重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。

在本发明实施例所提供的基于单电流传感器的电机控制装置应用上述基于单电流传感器的电机控制方法，获取电源电压并构建对应的线性调制区；对电源电压及电流传感器采集的电流值进行解析计算得到对应的计算结果；根据计算结果对线性调制区进行划分得到对应的调制区划分信息；根据预置的矢量策略及参考电压矢量对调制区域划分信息及电流传感器对应的电流采样信息进行三相电流重构，得到对应的重构电流信息；根据重构电流信息生成对应控制信号并输出至对应控制开关的控制端，以调整三个输出端输出至电机的相电流。上述方法，通过单个电流传感器获取电流采样信息并通过三相电流重构，从而减小重构误差以提高电流重构精度，并大幅提高基于重构电流信息对电机进行控制的性能。

上述基于单电流传感器的电机控制装置可以实现为计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图7所示的计算机设备上运行。

请参阅图7，图7是本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。该计算机设备可以是用于执行基于单电流传感器的电机控制方法以对电机驱动控制电路输出至电机的相电流进行控制的智能控制终端。

参阅图7，该计算机设备500包括通过通信总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括存储介质503和内存储器504。

该存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032被执行时，可使得处理器502执行基于单电流传感器的电机控制方法，其中，存储介质503可以为易失性的存储介质或非易失性的存储介质。

该处理器502用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备500的运行。

该内存储器504为存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行基于单电流传感器的电机控制方法。

该网络接口505用于进行网络通信，如提供数据信息的传输等。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现上述的基于单电流传感器的电机控制方法中对应的功能。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的计算机设备的实施例并不构成对计算机设备具体构成的限定，在其他实施例中，计算机设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。例如，在一些实施例中，计算机设备可以仅包括存储器及处理器，在这样的实施例中，存储器及处理器的结构及功能与图7所示实施例一致，在此不再赘述。

应当理解，在本发明实施例中，处理器502可以是中央处理单元 (CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路 (Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在本发明的另一实施例中提供计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为易失性或非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序被处理器执行时实现上述的基于单电流传感器的电机控制方法中所包含的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，也可以将具有相同功能的单元集合成一个单元，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元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存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以通过软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备 ( 可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等 ) 执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质包括：U 盘、移动硬盘、只读存储器 (ROM，Read-Only 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，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。