电机驱动系统和重构相电流相电压的同步计算方法、装置

摘要

本发明公开了一种电机驱动系统和重构相电流相电压的同步计算方法、装置，其中，该方法包括以下步骤：采样直流母线电流，并根据直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流；在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取指令电压或采样电压；对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。根据本发明的方法，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行，而且该计算方法计算量较小，易于实现。

权利要求

1.一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

采样直流母线电流，并根据所述直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流；

在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为所述电机的两相电流，并获取指令电压或采样电压；

对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。

2.如权利要求1所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，采用以下任一方式对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算处理：(一)将所述两个采样电流同步换算至所述指令电压或采样电压对应的时刻处；

(二)将所述两个采样电流中的一个和所述指令电压或采样电压同步换算至所述两个采样电流中的另一个对应的时刻处；

(三)将所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压同步换算至每个PWM周期的任意时刻处。

3.如权利要求2所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，当采用方式(一)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，则根据以下公式对所述c相电流和a相电流进行同步换算：其中，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

4.如权利要求2所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，当采用方式(二)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及所述c相电流和a相电流进行同步换算：其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电压，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

5.如权利要求2所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，其特征在于，当采用方式(三)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及所述c相电流和a相电流进行同步换算：其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″′α,v″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电压，i″′α,i″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ3为所述a相电流对应的时刻与任意时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

6.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法。

7.一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，所述电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置包括：电流采样模块，用于采样直流母线电流；

电流重构模块，用于根据所述直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流；

获取模块，用于在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为所述电机的两相电流，并获取指令电压或采样电压，其特征在于，所述电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置还包括：同步计算模块，用于对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。

8.如权利要求7所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，所述同步计算模块采用以下任一方式对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算处理：(一)将所述两个采样电流同步换算至所述指令电压或采样电压对应的时刻处；

(二)将所述两个采样电流中的一个和所述指令电压或采样电压同步换算至所述两个采样电流中的另一个对应的时刻处；

(三)将所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压同步换算至每个PWM周期的任意时刻处。

9.如权利要求8所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，当采用方式(一)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，所述同步计算模块则根据以下公式对所述c相电流和a相电流进行同步换算：其中，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

10.如权利要求8所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，当采用方式(二)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，所述同步计算模块则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及所述c相电流和a相电流进行同步换算：其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电压，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

11.如权利要求8所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，其特征在于，当采用方式(三)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，所述同步计算模块则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及所述c相电流和a相电流进行同步换算：其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″′α,v″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电压，i″′α,i″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ3为所述a相电流对应的时刻与任意时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

12.一种电机驱动系统，其特征在于，包括如权利要求7-11中任一项所述的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置。

说明书

电机驱动系统和重构相电流相电压的同步计算方法、装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法、一种非临时性计算机可读存储介质、一种电机驱动器重构相电流与相电压
的同步计算装置和一种电机驱动系统。

背景技术

[0002] 高性能交流电机驱动系统常采用矢量控制技术，如磁场定向控制或直接转矩控制等，在采用这类控制技术时需要知道准确的电机的磁链位置或速度信息。在工业、家电或汽
车等应用场合，为了降低硬件成本或摆脱机械安装限制，会采用磁链观测器代替电机的位
置/ 速度传感器，通过磁链观测器的软件估算的方法可获取电机的磁链位置和速度信息。

[0003] 磁链观测器在估算电机的磁链位置和速度信息时，需要获取电机的电流量和电压量。其中，电机的电流可通过硬件采样的方式获取，电机的电压既可以采用指令电压，也可
以通过硬件采样的方式获取。在几种电流采样方式中，由于单测量元件使用的元器件较少，
成本较低，因此常采用单测量元件对电机的电流进行采样。

[0004] 然而，采用单测量元件对电机的电流进行采样，会产生两个采样的电流不同步、两个采样的电流与指令电压或者采样电压不同步的现象，当电机运行的电频率较高，或数字
采样频率(即电流环控制频率、PWM开关频率)较低时，该现象会使磁链观测器得到的角度存
在偏差，从而影响电机的控制性能。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，能够保证磁链观
测器输出角度的准确性，保障电机正常运行，而且该计算方法计算量较小，易于实现。

[0006] 本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

[0007] 本发明的第三个目的在于提出一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置。

[0008] 本发明的第四个目的在于提出一种电机驱动系统。

[0009] 为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，该方法包括以下步骤：采样直流母线电流，并根据所述直流母线电流
进行相电流重构以获得电机的三相电流；在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样
电流以作为所述电机的两相电流，并获取指令电压或采样电压；对所述两个采样电流、所述
指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处
于同一时刻。

[0010] 根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，采样直流母线电流，并根据直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流，以及在相电流重
构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取指令电压或采样
电压，对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的
电流矢量和电压矢量处于同一时刻。由此，能够使输入磁链观测器的电流矢量和电压矢量
处于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行，而且该计算方
法计算量较小，易于实现。

[0011] 另外，根据本发明上述实施例提出的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法还可以具有如下附加的技术特征：

[0012] 在本发明的一个实施例中，采用以下任一方式对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算处理：(一)将所述两个采样电流同步换算至所述指令电压或采
样电压对应的时刻处；(二)将所述两个采样电流中的一个和所述指令电压或采样电压同步
换算至所述两个采样电流中的另一个对应的时刻处；(三)将所述两个采样电流、所述指令
电压或采样电压同步换算至每个PWM周期的任意时刻处。

[0013] 在本发明的一个实施例中，当采用方式(一)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，则根据以下公式对所述c相电流和a相电流进行同步换算：

[0014]

[0015] 其中，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相
电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

[0016] 在本发明的一个实施例中，当采用方式(二)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及所述c相电流和a 
相电流进行同步换算：

[0017]

[0018]

[0019] 其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电压，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流，tΔ1为
所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述
c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别
为所述 a相电流和c相电流。

[0020] 在本发明的一个实施例中，当采用方式(三)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及所述c相电流和a 
相电流进行同步换算：

[0021]

[0022]

[0023] 其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″′α,v″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电压，i″′α,i″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电流，tΔ1为所述指令电压
或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应
的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ3为所述a相电流对应的时刻与任意时
刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

[0024] 为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例提出
的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法。

[0025] 根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0026] 为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，该装置包括：电流采样模块，用于采样直流母线电流；电流重构模块，
用于根据所述直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流；获取模块，用于在相
电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为所述电机的两相电流，并获取指令
电压或采样电压；同步计算模块，用于对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行
同步换算处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。

[0027] 根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，电流重构模块根据电流采样模块采样的直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流，获取
模块在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取
指令电压或采样电压，同步计算模块对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算
处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。由此，能够保证磁链观
测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0028] 另外，根据本发明上述实施例提出的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置还可以具有如下附加的技术特征：

[0029] 在本发明的一个实施例中，所述同步计算模块采用以下任一方式对所述两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算处理：(一)将所述两个采样电流同步换算至
所述指令电压或采样电压对应的时刻处；(二)将所述两个采样电流中的一个和所述指令电
压或采样电压同步换算至所述两个采样电流中的另一个对应的时刻处；(三)将所述两个采
样电流、所述指令电压或采样电压同步换算至每个PWM周期的任意时刻处。

[0030] 在本发明的一个实施例中，当采用方式(一)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，所述同步计算模块则根据以下公式对所述c相电流和a相电流进行同步换
算：

[0031]

[0032] 其中，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流，tΔ1为所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应的时刻与所述a相
电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

[0033] 在本发明的一个实施例中，当采用方式(二)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，所述同步计算模块则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及
所述c相电流和a相电流进行同步换算：

[0034]

[0035]

[0036] 其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电压，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流，tΔ1为
所述指令电压或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述
c相电流对应的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别
为所述 a相电流和c相电流。

[0037] 在本发明的一个实施例中，当采用方式(三)时，如果所述两个采样电流对应为c相电流和a相电流，所述同步计算模块则根据以下公式分别对所述指令电压或采样电压、以及
所述c相电流和a相电流进行同步换算：

[0038]

[0039]

[0040] 其中，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压，v″′α,v″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电压，i″′α,i″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电流，tΔ1为所述指令电压
或采样电压对应的时刻与所述c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为所述c相电流对应
的时刻与所述a相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ3为所述a相电流对应的时刻与任意时
刻之间的时间差，ωe为电角频率，i″a,i′c分别为所述a相电流和c相电流。

[0041] 为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电机驱动系统，其包括本发明第三方面实施例提出的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置。

[0042] 根据本发明实施例的电机驱动系统，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

附图说明

[0043] 图1为根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法的流程图；

[0044] 图2为根据本发明一个实施例的根据单测量元件进行直流母线电流采样并获得电机的三相电流的原理图；

[0045] 图3为根据本发明一个具体实施例的根据直流母线电流进行相电流重构的波形图；

[0046] 图4为根据本发明一个具体实施例的各个时刻对应的采样电流矢量、指令电压矢量或者采样电压矢量的示意图；

[0047] 图5为根据本发明另一个具体实施例的各个时刻对应的采样电流矢量、指令电压矢量或者采样电压矢量的示意图；

[0048] 图6为根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置的方框示意图。

具体实施方式

[0049] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0050] 下面结合附图来描述本发明实施例的电机驱动系统和重构相电流相电压的同步计算方法、装置。

[0051] 图1为根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法的流程图。

[0052] 如图1所示，本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，包括以下步骤：

[0053] S1，采样直流母线电流，并根据直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流。图2为根据本发明的一个实施例的根据单测量元件进行直流母线电流采样并获得电
机的三相电流的原理图。

[0054] 在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，在a、b、c三相桥臂中，a相桥臂可包括上桥开关管T1和下桥开关管T2，b相桥臂可包括上桥开关管T3和下桥开关管T4，c相桥臂可
包括上桥开关管T5和下桥开关管T6。电机采用SVPWM(Space Vector Pulse Width 
Modulation，空间矢量脉宽调制)调制技术进行驱动时，每相桥臂的上桥开关管和下桥开关
管的状态均不相同，且每相桥臂的上桥开关管导通和下桥开关管关断可为“1”，每相桥臂的
上桥开关管关断和下桥开关管导通可为“0”，由此可形成6个非零矢量“001”、“010”、“011”、
“100”、“101”、“110”和两个零矢量“000”、“111”。如图3所示，在一个SVPWM 周期内，可存在两个非零矢量“100”和“110”，在“100”时刻，即上桥开关管T1导通、下桥开关管T2关断，上桥
开关管T3关断和下桥开关管T4导通，上桥开关管T5关断和下桥开关管T6导通时，采样得到
的直流母线电流为a相电流，即ia＝idc1，其中，idc1为在该时刻采样的直流母线电流，ia为a相
电流；在“110”时刻，即上桥开关管T1导通、下桥开关管T2关断，上桥开关管T3导通和下桥开
关管T4关断，上桥开关管T5关断和下桥开关管T6导通时，采样得到的直流母线电流为c相电
流，即ic＝idc2，其中，idc2为在该时刻采样的直流母线电流，ic为c相电流，此时根据三相电流
的关系，可计算得到b相电流，从而在一个PWM周期内获得电机的三相电流。

[0055] 类似地，也可根据开关管的状态和直流母线电流获得a相电流和b相电流，并根据三相电流的关系计算得到c相电流，从而在一个PWM周期内获得电机的三相电流；或者可根
据开关管的状态和直流母线电流获得b相电流和c相电流，并根据三相电流的关系计算得到
a相电流，从而在一个PWM周期内获得电机的三相电流。

[0056] S2，在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取指令电压或采样电压。

[0057] S3，对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。

[0058] 在本发明的一个实施例中，可采用方式(一)，即将两个采样电流同步换算至指令电压或采样电压对应的时刻处，对两个采样电流、所述指令电压或采样电压进行同步换算
处理。

[0059] 在本发明的一个具体实施例中，两个采样电流对应为c相电流和a相电流。如图4所示，t3-t2为PWM载波的一个周期(t3,t2分别位于PWM载波的波谷处)，tp时刻为指令电压或采
样电压对应的时刻(tp为t2和t3的中点，即PWM载波的波峰处)，t′p时刻为c相电流对应的时
刻，t″p时刻为a相电流对应的时刻，tΔ1为指令电压或采样电压对应的时刻与c 相电流对应
的时刻之间的时间差，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相电流对应的时刻之间的时间差。

[0060] 定义tp时刻的电流矢量如下式所示：

[0061]

[0062]

[0063] 其中，为tp时刻的电流矢量，I为电流矢量 的幅值，θI为tp时刻处电流矢量的角度， iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0064] 定义t′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0065]

[0066]

[0067] 其中， 为t′p时刻的电流矢量，θ′I为t′p时刻处电流矢量的角度，i′α,i′β分别为两相静止坐标系下c相电流对应的时刻的电流。

[0068] 定义t″p时刻的电流矢量如下式所示：

[0069]

[0070]

[0071] 其中， 为t″p时刻的电流矢量，θ″I为t″p时刻处电流矢量的角度，i″α′,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流。

[0072] 需要说明的是，tp时刻处电流矢量的角度θI与t′p时刻处电流矢量的角度θI′之差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1；t′p时刻处电流矢量的角度θ′I与t″p时刻处电流矢量的角度θ″I之差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2。其中，ωe为电角频率。

[0073] 由此，c相电流和a相电流可分别通过以下公式表示：

[0074] i″a＝i″α，  (7-1)

[0075] i′c＝I cos(θ′I+2π/3)

[0076]   ＝I cos(θ″I-ωetΔ2+2π/3)

[0077]    ＝I cosθ″I·cos(ωetΔ2-2π/3)+Isinθ″I·sin(ωetΔ2-2π/3)

[0078]    ＝i″α·cos(ωetΔ2-2π/3)+i″β·sin(ωetΔ2-2π/3)，    (7-2)

[0079] 其中，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率， i″a,i′c分别为a相电流和c相电流。

[0080] 通过对公式(7-1)和公式(7-2)进行处理，可求得t″p时刻的电流矢量 即：

[0081]

[0082] 根据公式(1)、公式(3)和公式(5)可得到：即可得到
再结合公式(8)可得到：

[0083]

[0084] 由此，当ia″,i′c为已知量，即通过采样获取c相电流和a相电流时，可计算得到tp时刻的电流矢量，即得到指令电压或采样电压对应的时刻的电流矢量，以使输入到磁链观测
器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电
机正常运行。

[0085] 在本发明的其它实施例中，两个采样电流可对应为c相电流和b相电流，通过类似方法进行处理，可得到：

[0086] i′c＝I cos(θ′I+2π/3)

[0087]    ＝I cos(θI+ωetΔ1+2π/3)

[0088]    ＝I cosθI cos(ωetΔ1+2π/3)-I sinθI sin(ωetΔ1+2π/3)

[0089]    ＝iαcos(ωetΔ1+2π/3)-iβsin(ωetΔ1+2π/3)，  (10-1)

[0090] i″b＝I cos(θ″I-2π/3)

[0091]    ＝I cos(θI+ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)

[0092]    ＝I cosθIcos(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)-I sinθIsin(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)

[0093]    ＝iαcos(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)-iβsin(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)，     (10-2)

[0094] 其中，i′c,i″b分别为c相电流和b相电流，θI为指令电压或采样电压对应的时刻处电流矢量的角度，θ′I为c相电流对应的时刻处电流矢量的角度，θ″I为b相电流对应的时刻处
电流矢量的角度，θI,θ′I之间的角度差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1，θ′I,θ″I之间的角度差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2，ωe是电角频率，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0095] 通过对公式(10-1)和公式(10-2)进行处理，可得到：

[0096]

[0097] 以及对公式(11)进行处理，可得到：

[0098]

[0099] 另外，对公式(10-1)和公式(10-2)进行处理，还可得到：

[0100]

[0101] 并对公式(13)进行处理，可得到：

[0102]

[0103] 根据公式(12)和公式(14)可得到：

[0104]

[0105] 由此，当i′c,i″b为已知量，即通过采样获取c相电流和b相电流，可计算得到指令电压或采样电压对应的时刻的电流矢量，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于
同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0106] 两个采样电流还可对应为a相电流和b相电流，通过类似方法进行处理，可得到：

[0107] i′b＝I cos(θ′I-2π/3)

[0108]    ＝I cos(θI+ωetΔ1-2π/3)

[0109]    ＝I cosθIcos(ωetΔ1-2π/3)-I sinθIsin(ωetΔ1-2π/3)

[0110]    ＝iαcos(ωetΔ1-2π/3)-iβsin(ωetΔ1-2π/3)，  (16-1)

[0111] i″a＝I cosθ″I

[0112]    ＝I cos(θI+ωetΔ1+ωetΔ2)

[0113]    ＝I cosθIcos(ωetΔ1+ωetΔ2)-I sinθIsin(ωetΔ1+ωetΔ2)

[0114]    ＝iαcos(ωetΔ1+ωetΔ2)-iβsin(ωetΔ1+ωetΔ2)，  (16-2)

[0115] 其中，i″a,i′b分别为a相电流和b相电流，θI为指令电压或采样电压对应的时刻处电流矢量的角度，θ′I为b相电流对应的时刻处电流矢量的角度，θ′I为a相电流对应的时刻处
电流矢量的角度，θI,θ′I之间的角度差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1，θ′I,θ″I之间的角度差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2，ωe是电角频率，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0116] 并对公式(16-1)和公式(16-2)进行处理，可得到：

[0117]

[0118] 以及对公式(17)进行处理，可得到：

[0119]

[0120] 另外，对公式(16-1)和公式(16-2)进行处理，还可得到：

[0121]

[0122] 并对公式(19)进行处理，可得到：

[0123]

[0124] 根据公式(18)和公式(20)可得到：

[0125]

[0126] 由此，当i″a,i′b为已知量，即通过采样获取a相电流和b相电流时，可计算得到指令电压或采样电压对应的时刻的电流矢量，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处
于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0127] 在本发明的一个实施例中，可采用方式(二)，即将两个采样电流中的一个和指令电压或采样电压同步换算至两个采样电流中的另一个对应的时刻处，对两个采样电流、指
令电压或采样电压进行同步换算处理。

[0128] 在本发明的一个具体实施例中，两个采样电流对应为c相电流和a相电流。如图4所示，t3-t2为PWM载波的一个周期(t3,t2分别位于PWM载波的波谷处)，tp时刻为指令电压或采
样电压对应的时刻(tp为t2和t3的中点，即PWM载波的波峰处)，t′p时刻为c相电流对应的时
刻，t″p时刻为a相电流对应的时刻，tΔ1为指令电压或采样电压对应的时刻与c 相电流对应
的时刻之间的时间差，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相电流对应的时刻之间的时间差。

[0129] 定义tp时刻的电流矢量如下式所示：

[0130]

[0131]

[0132] 其中， 为tp时刻的电流矢量，I为电流矢量 的幅值，θI为tp时刻处电流矢量的角度， iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0133] 定义tp时刻的电压矢量如下式所示：

[0134]

[0135]

[0136] 其中， 为tp时刻的电压矢量，V为电压矢量 的幅值，θV为tp时刻处电压矢量的角度，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压。

[0137] 定义t′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0138]

[0139]

[0140] 其中， 为t′p时刻的电流矢量，θ′I为t′p时刻处电流矢量的角度，i′α,i′β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电流。

[0141] 定义t′p时刻的电压矢量如下式所示：

[0142]

[0143]

[0144] 其中， 为t′p时刻的电压矢量，θ′V为t′p时刻处电压矢量的角度，v'α,v'β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电压。

[0145] 定义t″p时刻的电流矢量如下式所示：

[0146]

[0147]

[0148] 其中， 为t″p时刻的电流矢量，θ″I为t″p时刻处电流矢量的角度，i′″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流。

[0149] 定义t″p时刻的电压矢量如下式所示：

[0150]

[0151]

[0152] 其中， 为t″p时刻的电压矢量，θ″v为t″p时刻处电压矢量的角度，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电压对应时刻的电压。

[0153] 需要说明的是，tp时刻处电流矢量的角度θI与t′p时刻处电流矢量的角度θ′I之差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1；tp时刻处电压矢量的角度θV与t′p时刻处电压矢量的角度θ′V之差为ωetΔ1，即θ′V＝θV+ωetΔ1。t′p时刻处电流矢量的角度θ′I与t″p时刻处电流矢量的角度
θ″I之差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2；t′p时刻处电压矢量的角度θ′V与t″p时刻处电压矢量的角度θ″V之差为ωetΔ2，即θ″V＝θ′V+ωetΔ2。其中，ωe为电角频率。

[0154] 由此，可根据tp时刻的电压矢量 通过以下公式计算得到t″p时刻的电压矢量

[0155]

[0156]

[0157] 经过对公式(34)和公式(35)进行处理，可得到t″p时刻的电压矢量

[0158]

[0159] 当vα,vβ为已知量，即获取指令电压或采样电压时，可计算得到t″p时刻的电压矢量

[0160] 进一步地，由方式(一)可知，当两个采样电流对应为c相电流和a相电流，可计算得到t″p时刻的电流矢量 即：

[0161]

[0162] 当i″a,i′c为已知量，即通过采样获取c相电流和a相电流时，可计算得到t′p时刻的电流矢量

[0163] 由此，对两个采样电流(c相电流和a相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″p时刻的电压矢量 和电流矢量 即a相电流对应的时刻的电压矢量
和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁
链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0164] 在本发明的其它实施例中，两个采样电流对应可对应为c相电流和b相电流，通过类似方法进行处理，可得到t″p时刻的电压矢量

[0165]

[0166] 并得到：

[0167] i′c＝I cos(θ′I+2π/3)

[0168]    ＝I cos(θI″-ωetΔ2+2π/3)

[0169]    ＝I cosθ″Icos(-ωetΔ2+2π/3)-I sinθI″sin(-ωetΔ2+2π/3)

[0170]    ＝I cosθ″Icos(ωetΔ2-2π/3)+I sinθ″Isin(ωetΔ2-2π/3)

[0171]    ＝i″αcos(ωetΔ2-2π/3)+i″βsin(ωetΔ2-2π/3)，    (39-1)

[0172] i″b＝Icos(θ″I-2π/3)

[0173]    ＝I cosθ″Icos(2π/3)+I sinθ″Isin(2π/3)

[0174]    ＝i″αcos(2π/3)+i″βsin(2π/3)，   (39-2)

[0175] 通过对公式(39-1)和公式(39-2)进行处理，可得到：

[0176]

[0177] 并对公式(40)进行处理，可得到：

[0178]

[0179] 另外，对公式(39-1)和公式(39-2)进行处理，还可得到：

[0180]

[0181] 并对公式(42)进行处理，可得到：

[0182]

[0183] 根据公式(41)和公式(43)可得到：

[0184]

[0185] 由此，当i′c,i″b为已知量，即通过采样获取c相电流和b相电流，可得到t″p时刻的电压矢量 和电流矢量 即b相电流对应的时刻的电压矢量 和电流矢量 以使输入
到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确
性，保障电机正常运行。

[0186] 两个采样电流还可对应为a相电流和b相电流，通过类似方法进行处理，可得到：

[0187]

[0188] 并且可得到：

[0189] i′b＝I cos(θ′I-2π/3)

[0190]    ＝I cos(θ″I-ωetΔ2-2π/3)

[0191]    ＝I cosθ″Icos(ωetΔ2+2π/3)+I sinθ″Isin(ωetΔ2+2π/3)

[0192]    ＝i″αcos(ωetΔ2+2π/3)+i″βsin(ωetΔ2+2π/3)，    (46-1)

[0193] i″a＝I cosθ″I

[0194]    ＝i″α，    (46-2)

[0195] 以及通过对公式(46-1)和公式(46-2)进行处理，可得到：

[0196]

[0197] 由此，当i″a,i′b为已知量，即通过采样获取a相电流和b相电流，可得到t″p时刻的电压矢量 和电流矢量 即a相电流对应的时刻的电压矢量 和电流矢量 以使输入
到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确
性，保障电机正常运行。

[0198] 在本发明的一个实施例中，可采用方式(三)，即将两个采样电流、指令电压或采样电压同步换算至每个PWM周期的任意时刻处，对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同
步换算处理。

[0199] 在本发明的一个具体实施例中，两个采样电流对应为c相电流和a相电流。如图5所示，t3-t2为PWM载波的一个周期(t3,t2分别位于PWM载波的波谷处)，tp时刻为指令电压或采
样电压对应的时刻(tp为t2和t3的中点，即PWM载波的波峰处)，t′p时刻为c相电流对应的时
刻，t″p时刻为a相电流对应的时刻，t″′p时刻为每个PWM周期的任意时刻，tΔ1为指令电压或
采样电压对应的时刻与c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相
电流对应的时刻之间的时间差，tΔ3为a相电流对应的时刻与任意时刻之间的时间差。

[0200] 定义tp时刻的电流矢量如下式所示：

[0201]

[0202]

[0203] 其中，为tp时刻的电流矢量，I为电流矢量 的幅值，θI为tp时刻处电流矢量的角度， iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0204] 定义tp时刻的电压矢量如下式所示：

[0205]

[0206]

[0207] 其中，为tp时刻的电压矢量，V为电压矢量 的幅值，θV为tp时刻处电压矢量的角度，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压。

[0208] 定义t′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0209]

[0210]

[0211] 其中， 为t′p时刻的电流矢量，θ′I为t′p时刻处电流矢量的角度，i′α,i′β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电流。

[0212] 定义t′p时刻的电压矢量如下式所示：

[0213]

[0214]

[0215] 其中， 为t′p时刻的电压矢量，θ′V为t′p时刻处电压矢量的角度，v'α,v'β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电压。

[0216] 定义t″p时刻的电流矢量如下式所示：

[0217]

[0218]

[0219] 其中， 为t″p时刻的电流矢量，θ″I为t″p时刻处电流矢量的角度，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流。

[0220] 定义t″p时刻的电压矢量如下式所示：

[0221]

[0222]

[0223] 其中， 为t″p时刻的电压矢量，θ″v为t″p时刻处电压矢量的角度，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电压对应时刻的电压。

[0224] 定义t″′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0225]

[0226]

[0227] 其中， 为t″′p时刻的电流矢量，θ″′I为t″′p时刻处电流矢量的角度，i″′α,i″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电流。

[0228] 定义t″′p时刻的电压矢量如下式所示：

[0229]

[0230]

[0231] 其中， 为t″′p时刻的电压矢量，θ″′V为t″′p时刻处电压矢量的角度，v″′a,v″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电压。

[0232] 需要说明的是，tp时刻处电流矢量的角度θI与t′p时刻处电流矢量的角度θ′I之差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1；tp时刻处电压矢量的角度θV与t′p时刻处电压矢量的角度θ′V之差为ωetΔ1，即θ′V＝θV+ωetΔ1。t′p时刻处电流矢量的角度θ′I与t″p时刻处电流矢量的角度
θ″I之差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2；t′p时刻处电压矢量的角度θ′V与t″p时刻处电压矢量的角度θ″V之差为ωetΔ2，即θ″V＝θ′V+ωetΔ2。t″p时刻处电流矢量的角度θ″I与t″′p时刻处电流矢量的角度θ″′I之差为ωetΔ3，即θI”′＝θ″I+ωetΔ3；t″p时刻处电压矢量的角度θ″v与t″′p时刻处电压矢量的角度θ″′V之差为ωetΔ3，即θ″′V＝θ″V+ωetΔ3。其中，ωe为电角频率。

[0233] 由此，可通过以下公式计算得到t″′p时刻的电压矢量

[0234]

[0235]

[0236] 经过对公式(64)和公式(65)的处理，可得到t″′p时刻的电压矢量

[0237]

[0238] 当vα,vβ为已知量，即获取指令电压或采样电压时，可计算得到t″′p时刻的电压矢量

[0239] 进一步地，，由方式(一)可知，当两个采样电流对应为c相电流和a相电流，可通过计算得到t″p时刻的电流矢量 即：

[0240]

[0241] 根据t″p时刻的电流矢量 通过以下公式可计算得到t″′p时刻的电流矢量 即：

[0242]

[0243] 当i″a,i′c为已知量，即通过采样获取c相电流和a相电流时，可计算得到t″′p时刻的电流矢量

[0244] 由此，对两个采样电流(c相电流和a相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″′p时刻的电压矢量 和电流矢量 即每个PWM周期的任意时刻的电压
矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而
保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0245] 在本发明的其它实施例中，两个采样电流可对应为c相电流和b相电流，通过类似方法进行处理，可得到t″′p时刻的电压矢量

[0246]

[0247] 并且，可得到t″′p时刻的电流矢量 即：

[0248]

[0249] 由此，对两个采样电流(c相电流和b相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″′p时刻的电压矢量 和电流矢量 即每个PWM周期的任意时刻的电压
矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而
保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0250] 两个采样电流对应还可对应为a相电流和b相电流，通过类似方法进行处理，可得到t″′p时刻的电压矢量

[0251]

[0252] 并且，可得到t″′p时刻的电流矢量 即：

[0253]

[0254] 由此，对两个采样电流(a相电流和b相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″′p时刻的电压矢量 和电流矢量 即每个PWM周期的任意时刻的电压
矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而
保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0255] 根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算方法，采样直流母线电流，并根据直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流，以及在相电流重
构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取指令电压或采样
电压，对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁链观测器的
电流矢量和电压矢量处于同一时刻。由此，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电
机正常运行，而且该计算方法计算量较小，易于实现。

[0256] 对应上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质。

[0257] 本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其中当该程序被处理器执行时，可实现本发明上述实施例提出的电机驱动器重构相电流与相电压的同
步计算方法。

[0258] 根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，通过执行其存储的计算机程序，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0259] 对应上述实施例，本发明还提出一种电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置。

[0260] 如图6所示，本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，包括电流采样模块100、电流重构模块200、获取模块300和同步计算模块400。

[0261] 其中，电流采样模块100用于采样直流母线电流；电流重构模块200用于根据直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流；获取模块300用于在相电流重构过程中，
每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取指令电压或采样电压；同步
计算模块400用于对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算处理，以使输入到磁
链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。

[0262] 具体地，图2为根据本发明的一个实施例的根据单测量元件进行直流母线电流采样并获得电机的三相电流的原理图。

[0263] 在本发明的一个具体实施例中，如图2所示，在a、b、c三相桥臂中，a相桥臂可包括上桥开关管T1和下桥开关管T2，b相桥臂可包括上桥开关管T3和下桥开关管T4，c相桥臂可
包括上桥开关管T5和下桥开关管T6。电机采用SVPWM调制技术进行驱动时，每相桥臂的上桥
开关管和下桥开关管的状态均不相同，且每相桥臂的上桥开关管导通和下桥开关管关断可
为“1”，每相桥臂的上桥开关管关断和下桥开关管导通可为“0”，由此可形成6个非零矢量
“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”和两个零矢量“000”、“111”。如图3所示，在一个SVPWM周期内，可存在两个非零矢量“100”和“110”，在“100”时刻，即上桥开关管T1导通、下
桥开关管T2关断，上桥开关管T3关断和下桥开关管T4 导通，上桥开关管T5关断和下桥开关
管T6导通时，电流采样模块100采样得到的直流母线电流为a相电流，即ia＝idc1，其中，idc1
为在该时刻采样的直流母线电流，ia为a相电流；在“110”时刻，即上桥开关管T1导通、下桥
开关管T2关断，上桥开关管T3导通和下桥开关管T4关断，上桥开关管T5关断和下桥开关管
T6导通时，电流采样模块100采样得到的直流母线电流为c相电流，即ic＝idc2，其中，idc2为
在该时刻采样的直流母线电流，ic为c相电流，此时电流重构模块200根据三相电流的关系，
可计算得到b相电流，从而在一个PWM周期内获得电机的三相电流。

[0264] 类似地，电流重构模块200也可根据开关管的状态和电流采样模块100采样得到的直流母线电流获得a相电流和b相电流，并根据三相电流的关系计算得到c相电流，从而在一
个PWM周期内获得电机的三相电流；电流重构模块200还可根据开关管的状态和电流采样模
块100采样得到的直流母线电流获得b相电流和c相电流，并根据三相电流的关系计算得到a
相电流，从而在一个PWM周期内获得电机的三相电流。

[0265] 在本发明的一个实施例中，同步计算模块400可采用方式(一)，即将两个采样电流同步换算至指令电压或采样电压对应的时刻处，对两个采样电流、所述指令电压或采样电
压进行同步换算处理。

[0266] 在本发明的一个具体实施例中，两个采样电流对应为c相电流和a相电流。如图4所示，t3-t2为PWM载波的一个周期(t3,t2分别位于PWM载波的波谷处)，tp时刻为指令电压或采
样电压对应的时刻(tp为t2和t3的中点，即PWM载波的波峰处)，t′p时刻为c相电流对应的时
刻，t″p时刻为a相电流对应的时刻，tΔ1为指令电压或采样电压对应的时刻与c 相电流对应
的时刻之间的时间差，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相电流对应的时刻之间的时间差。

[0267] 定义tp时刻的电流矢量如下式所示：

[0268]

[0269]

[0270] 其中，为tp时刻的电流矢量，I为电流矢量 的幅值，θI为tp时刻处电流矢量的角度， iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0271] 定义t′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0272]

[0273]

[0274] 其中， 为t′p时刻的电流矢量，θI′为t′p时刻处电流矢量的角度，i′α,i′β分别为两相静止坐标系下c相电流对应的时刻的电流。

[0275] 定义t″p时刻的电流矢量如下式所示：

[0276]

[0277]

[0278] 其中， 为t″p时刻的电流矢量，θ″I为t″p时刻处电流矢量的角度，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流。

[0279] 需要说明的是，tp时刻处电流矢量的角度θI与t′p时刻处电流矢量的角度θ′I之差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1；t′p时刻处电流矢量的角度θ′I与t″p时刻处电流矢量的角度θ″I之差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2。其中，ωe为电角频率。

[0280] 由此，同步计算模块400可通过以下公式分别表示c相电流和a相电流：

[0281] i″a＝i″α，   (7-1)

[0282] i′c＝I cos(θ′I+2π/3)

[0283]    ＝I cos(θI″-ωetΔ2+2π/3)

[0284]    ＝I cosθ″I·cos(ωetΔ2-2π/3)+I sinθ″I·sin(ωetΔ2-2π/3)

[0285]    ＝i″α·cos(ωetΔ2-2π/3)+i″β·sin(ωetΔ2-2π/3)，   (7-2)

[0286] 其中，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相电流对应的时刻之间的时间差，ωe为电角频率， i″a,i′c分别为a相电流和c相电流。

[0287] 同步计算模块400通过对公式(7-1)和公式(7-2)进行处理，可求得t″p时刻的电流矢量 即：

[0288]

[0289] 并根据公式(1)、公式(3)和公式(5)可得到：即可得到
再公式(8)可得到：

[0290]

[0291] 由此，当i″a,i′c为已知量，即通过获取模块获取c相电流和a相电流时，同步计算模块 400可计算得到tp时刻的电流矢量，即得到指令电压或采样电压对应的时刻的电流矢
量，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁链观测器输
出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0292] 在本发明的其它实施例中，两个采样电流可对应为c相电流和b相电流，同步计算模块400通过类似方法进行处理，可得到：

[0293] i′c＝I cos(θ′I+2π/3)

[0294]    ＝I cos(θI+ωetΔ1+2π/3)

[0295]    ＝I cosθI cos(ωetΔ1+2π/3)-I sinθI sin(ωetΔ1+2π/3)

[0296]    ＝iαcos(ωetΔ1+2π/3)-iβsin(ωetΔ1+2π/3)，(10-1)

[0297] ib″＝I cos(θ″I-2π/3)

[0298]    ＝I cos(θI+ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)

[0299]    ＝I cosθIcos(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)-I sinθIsin(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)

[0300]    ＝iαcos(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)-iβsin(ωetΔ1+ωetΔ2-2π/3)，    (10-2)

[0301] 其中，i′c,i″b分别为c相电流和b相电流，θI为指令电压或采样电压对应的时刻处电流矢量的角度，θ′I为c相电流对应的时刻处电流矢量的角度，θ″I为b相电流对应的时刻处
电流矢量的角度，θI,θ′I之间的角度差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1，θ′I,θ″I之间的角度差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2，ωe是电角频率，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0302] 并对公式(10-1)和公式(10-2)进行处理，可得到：

[0303]

[0304] 以及对公式(11)进行处理，可得到：

[0305]

[0306] 另外，对公式(10-1)和公式(10-2)进行处理，还可得到：

[0307]

[0308] 并对公式(13)进行处理，可得到：

[0309]

[0310] 根据公式(12)和公式(14)可得到：

[0311]

[0312] 由此，当i′c,i″b为已知量，即通过获取模块获取c相电流和b相电流，同步计算模块400 可计算得到指令电压或采样电压对应的时刻的电流矢量，以使输入到磁链观测器的电
流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常
运行。

[0313] 两个采样电流还可对应为a相电流和b相电流，同步计算模块400通过类似方法进行处理，可得到：

[0314] i′b＝I cos(θ′I-2π/3)

[0315]    ＝I cos(θI+ωetΔ1-2π/3)

[0316]    ＝I cosθIcos(ωetΔ1-2π/3)-I sinθIsin(ωetΔ1-2π/3)

[0317]    ＝iαcos(ωetΔ1-2π/3)-iβsin(ωetΔ1-2π/3)，       (16-1)

[0318] i″a＝I cosθ″I

[0319]    ＝I cos(θI+ωetΔ1+ωetΔ2)

[0320]    ＝I cosθIcos(ωetΔ1+ωetΔ2)-I sinθIsin(ωetΔ1+ωetΔ2)

[0321]    ＝iαcos(ωetΔ1+ωetΔ2)-iβsin(ωetΔ1+ωetΔ2)，(16-2)

[0322] 其中，i″a,i′b分别为a相电流和b相电流，θI为指令电压或采样电压对应的时刻处电流矢量的角度，θ′I为b相电流对应的时刻处电流矢量的角度，θ″I为a相电流对应的时刻处
电流矢量的角度，θI,θ′I之间的角度差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1，θ′I,θ″I之间的角度差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2，ωe是电角频率，iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0323] 并对公式(16-1)和公式(16-2)进行处理，可得到：

[0324]

[0325] 以及对公式(17)进行处理，可得到：

[0326]

[0327] 另外，对公式(16-1)和公式(16-2)进行处理，还可得到：

[0328]

[0329] 并对公式(19)进行处理，可得到：

[0330]

[0331] 根据公式(18)和公式(20)可得到：

[0332]

[0333] 由此，当i″a,i′b为已知量，即通过获取模块300获取a相电流和b相电流时，同步计算模块300可计算得到指令电压或采样电压对应的时刻的电流矢量，以使输入到磁链观测
器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电
机正常运行。

[0334] 在本发明的一个实施例中，同步计算模块300可采用方式(二)，即将两个采样电流中的一个和指令电压或采样电压同步换算至两个采样电流中的另一个对应的时刻处，对两
个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算处理。

[0335] 在本发明的一个具体实施例中，两个采样电流对应为c相电流和a相电流。如图4所示，t3-t2为PWM载波的一个周期(t3,t2分别位于PWM载波的波谷处)，tp时刻为指令电压或采
样电压对应的时刻(tp为t2和t3的中点，即PWM载波的波峰处)，t′p时刻为c相电流对应的时
刻，t″p时刻为a相电流对应的时刻，tΔ1为指令电压或采样电压对应的时刻与c 相电流对应
的时刻之间的时间差，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相电流对应的时刻之间的时间差。

[0336] 定义tp时刻的电流矢量如下式所示：

[0337]

[0338]

[0339] 其中， 为tp时刻的电流矢量，I为电流矢量 的幅值，θI为tp时刻处电流矢量的角度， iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0340] 定义tp时刻的电压矢量如下式所示：

[0341]

[0342]

[0343] 其中， 为tp时刻的电压矢量，V为电压矢量 的幅值，θV为tp时刻处电压矢量的角度，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压。

[0344] 定义t′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0345]

[0346]

[0347] 其中， 为t′p时刻的电流矢量，θI′为t′p时刻处电流矢量的角度，i′α,i′β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电流。

[0348] 定义t′p时刻的电压矢量如下式所示：

[0349]

[0350]

[0351] 其中， 为t′p时刻的电压矢量，θV′为t′p时刻处电压矢量的角度，v'α,v'β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电压。

[0352] 定义t″p时刻的电流矢量如下式所示：

[0353]

[0354]

[0355] 其中， 为t″p时刻的电流矢量，θ″I为t″p时刻处电流矢量的角度，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流。

[0356] 定义t″p时刻的电压矢量如下式所示：

[0357]

[0358]

[0359] 其中， 为t″p时刻的电压矢量，θ″v为t″p时刻处电压矢量的角度，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电压对应时刻的电压。

[0360] 需要说明的是，tp时刻处电流矢量的角度θI与t′p时刻处电流矢量的角度θ′I之差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1；tp时刻处电压矢量的角度θV与t′p时刻处电压矢量的角度θ′V之差为ωetΔ1，即θ′V＝θV+ωetΔ1。t′p时刻处电流矢量的角度θ′I与t″p时刻处电流矢量的角度
θI″之差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2；t′p时刻处电压矢量的角度θ′V与t″p时刻处电压矢量的角度θ″V之差为ωetΔ2，即θ″V＝θ′V+ωetΔ2。其中，ωe为电角频率。

[0361] 由此，同步计算模块400可根据tp时刻的电压矢量V 通过以下公式计算得到t″p时刻的电压矢量

[0362]

[0363]

[0364] 并对上述公式(34)和公式(35)进行处理，可得到t″p时刻的电压矢量

[0365]

[0366] 当vα,vβ为已知量，即获取指令电压或采样电压时，同步计算模块400可计算得到t″p时刻的电压矢量

[0367] 进一步地，由方式(一)可知，当两个采样电流对应为c相电流和a相电流，同步计算模块400可计算得到t″p时刻的电流矢量 即：

[0368]

[0369] 当i″a,i′c为已知量，即通过采样获取c相电流和a相电流时，同步计算模块400可计算得到t″p时刻的电流矢量

[0370] 由此，同步计算模块400对两个采样电流(c相电流和a相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″p时刻的电压矢量 和电流矢量 即a相电流对应的时
刻的电压矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一
时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0371] 在本发明的其它实施例中，两个采样电流对应可对应为c相电流和b相电流，同步计算模块400通过类似方法进行处理，可得到t″p时刻的电压矢量

[0372]

[0373] 并可得到：

[0374] i′c＝I cos(θ′I+2π/3)

[0375]    ＝I cos(θ″I-ωetΔ2+2π/3)

[0376]    ＝I cosθ″Icos(-ωetΔ2+2π/3)-I sinθ″Isin(-ωetΔ2+2π/3)

[0377]    ＝I cosθ″Icos(ωetΔ2-2π/3)+I sinθ″Isin(ωetΔ2-2π/3)

[0378]    ＝i″αcos(ωetΔ2-2π/3)+i″βsin(ωetΔ2-2π/3)，       (39-1)

[0379] i″b＝I cos(θ″I-2π/3)

[0380]    ＝I cosθ″Icos(2π/3)+I sinθ″Isin(2π/3)

[0381]    ＝i″αcos(2π/3)+i″βsin(2π/3)，    (39-2)

[0382] 以及通过对公式(39-1)和公式(39-2)进行处理，可得到：

[0383]

[0384] 并对公式(40)进行处理，可得到：

[0385]

[0386] 另外，对公式(39-1)和公式(39-2)进行处理，还可得到：

[0387]

[0388] 并对公式(42)进行处理，可得到：

[0389]

[0390] 根据公式(41)和公式(43)可得到：

[0391]

[0392] 由此，当i′c,i″b为已知量，即通过获取模块300获取c相电流和b相电流时，同步计算模块400可得到t″p时刻的电压矢量 和电流矢量 即b相电流对应的时刻的电压矢量
和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证
磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0393] 两个采样电流还可对应为a相电流和b相电流，同步计算模块400通过类似方法进行处理，可得到：

[0394]

[0395] 并且可得到：

[0396] i′b＝I cos(θ′I-2π/3)

[0397]    ＝I cos(θ″I-ωetΔ2-2π/3)

[0398]    ＝I cosθ″Icos(ωetΔ2+2π/3)+I sinθ″Isin(ωetΔ2+2π/3)

[0399]    ＝i″αcos(ωetΔ2+2π/3)+i″βsin(ωetΔ2+2π/3)，(46-1)

[0400] i″a＝I cosθ″I

[0401]    ＝i″α，(46-2)

[0402] 以及通过对公式(46-1)和公式(46-2)进行处理，可得到：

[0403]

[0404] 由此，当i″a,i′b为已知量，即通过获取模块300获取a相电流和b相电流，同步计算模块400可得到t″p时刻的电压矢量 和电流矢量 即a相电流对应的时刻的电压矢量
和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻，从而保证磁
链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0405] 在本发明的一个实施例中，同步计算模块400可采用方式(三)，即将两个采样电流、指令电压或采样电压同步换算至每个PWM周期的任意时刻处，对两个采样电流、指令电
压或采样电压进行同步换算处理。

[0406] 在本发明的一个具体实施例中，两个采样电流对应为c相电流和a相电流。如图5所示，t3-t2为PWM载波的一个周期(t3,t2分别位于PWM载波的波谷处)，tp时刻为指令电压或采
样电压对应的时刻(tp为t2和t3的中点，即PWM载波的波峰处)，t′p时刻为c相电流对应的时
刻，t″p时刻为a相电流对应的时刻，t″′p时刻为每个PWM周期的任意时刻，tΔ1为指令电压或
采样电压对应的时刻与c相电流对应的时刻之间的时间差，tΔ2为c相电流对应的时刻与a相
电流对应的时刻之间的时间差，tΔ3为a相电流对应的时刻与任意时刻之间的时间差。

[0407] 定义tp时刻的电流矢量如下式所示：

[0408]

[0409]

[0410] 其中，为tp时刻的电流矢量，I为电流矢量 的幅值，θI为tp时刻处电流矢量的角度， iα,iβ分别为两相静止坐标系下的电流。

[0411] 定义tp时刻的电压矢量如下式所示：

[0412]

[0413]

[0414] 其中， 为tp时刻的电压矢量，V为电压矢量 的幅值，θV为tp时刻处电压矢量的角度，vα,vβ分别为两相静止坐标系下的电压。

[0415] 定义t′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0416]

[0417]

[0418] 其中， 为t′p时刻的电流矢量，θ′I为t′p时刻处电流矢量的角度，i′α,i′β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电流。

[0419] 定义t′p时刻的电压矢量如下式所示：

[0420]

[0421]

[0422] 其中， 为t′p时刻的电压矢量，θ′V为t′p时刻处电压矢量的角度，v'α,v'β分别为两相静止坐标系下c相电流对应时刻的电压。

[0423] 定义t″p时刻的电流矢量如下式所示：

[0424]

[0425]

[0426] 其中， 为t″p时刻的电流矢量，θ″I为t″p时刻处电流矢量的角度，i″α,i″β分别为两相静止坐标系下a相电流对应时刻的电流。

[0427] 定义t″p时刻的电压矢量如下式所示：

[0428]

[0429]

[0430] 其中， 为t″p时刻的电压矢量，θ″v为t″p时刻处电压矢量的角度，v″α,v″β分别为两相静止坐标系下a相电压对应时刻的电压。

[0431] 定义t″′p时刻的电流矢量如下式所示：

[0432]

[0433]

[0434] 其中， 为t″′p时刻的电流矢量，θ″′I为t″′p时刻处电流矢量的角度，i″′α,i″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电流。

[0435] 定义t″′p时刻的电压矢量如下式所示：

[0436]

[0437]

[0438] 其中， 为t″′p时刻的电压矢量，θ″′V为t″′p时刻处电压矢量的角度，v″′a,v″′β分别为两相静止坐标系下任意时刻的电压。

[0439] 需要说明的是，tp时刻处电流矢量的角度θI与t′p时刻处电流矢量的角度θI′之差为ωetΔ1，即θ′I＝θI+ωetΔ1；tp时刻处电压矢量的角度θV与t′p时刻处电压矢量的角度θ′V之差为ωetΔ1，即θ′V＝θV+ωetΔ1。t′p时刻处电流矢量的角度θ′I与t″p时刻处电流矢量的角度
θ″I之差为ωetΔ2，即θ″I＝θ′I+ωetΔ2；t′p时刻处电压矢量的角度θ′V与t″p时刻处电压矢量的角度θ″V之差为ωetΔ2，即θ″V＝θ′V+ωetΔ2。t″p时刻处电流矢量的角度θ″I与t″p时刻处电流矢量的角度θ″′I之差为ωetΔ3，即θ″′I＝θ″I+ωetΔ3；t″p时刻处电压矢量的角度θ″v与t″′p时刻处电压矢量的角度θ″′V之差为ωetΔ3，即θ″′V＝θ″V+ωetΔ3。其中，ωe为电角频率。

[0440] 由此，同步计算模块400可通过以下公式计算得到t″′p时刻的电压矢量

[0441]

[0442]

[0443] 经过对公式(64)和公式(65)的处理，可得到t″′p时刻的电压矢量

[0444]

[0445] 当vα,vβ为已知量，即获取模块300获取指令电压或采样电压时，同步计算模块400可计算得到t″′p时刻的电压矢量

[0446] 进一步地，，由方式(一)可知，当两个采样电流对应为c相电流和a相电流，同步计算模块400可通过计算得到t″p时刻的电流矢量 即：

[0447]

[0448] 并通过以下公式可计算得到t″′p时刻的电流矢量

[0449]

[0450] 当i″a,i′c为已知量，即通过获取模块300获取c相电流和a相电流时，同步计算模块400 可计算得到t″′p时刻的电流矢量

[0451] 由此，同步计算模块400对两个采样电流(c相电流和a相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″′p时刻的电压矢量 和电流矢量 即每个PWM周期的
任意时刻的电压矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处
于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0452] 在本发明的其它实施例中，两个采样电流可对应为c相电流和b相电流，同步计算模块400通过类似方法进行处理，可得到t″′p时刻的电压矢量

[0453]

[0454] 并且，可得到t″′p时刻的电流矢量 即：

[0455]

[0456] 由此，同步计算模块400对两个采样电流(c相电流和b相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″′p时刻的电压矢量 和电流矢量 即每个PWM周期的
任意时刻的电压矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处
于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0457] 两个采样电流对应还可对应为a相电流和b相电流，同步计算模块400通过类似方法进行处理，可得到t″′p时刻的电压矢量

[0458]

[0459] 并且，可得到t″′p时刻的电流矢量 即：

[0460]

[0461] 由此，同步计算模块400对两个采样电流(a相电流和b相电流)、指令电压或采样电压进行同步换算处理后，可得到t″′p时刻的电压矢量 和电流矢量 即每个PWM周期的
任意时刻的电压矢量 和电流矢量 以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处
于同一时刻，从而保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0462] 根据本发明实施例的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，电流重构模块根据电流采样模块采样的直流母线电流进行相电流重构以获得电机的三相电流，获取
模块在相电流重构过程中，每个PWM周期获取两个采样电流以作为电机的两相电流，并获取
指令电压或采样电压，同步计算模块对两个采样电流、指令电压或采样电压进行同步换算
处理，以使输入到磁链观测器的电流矢量和电压矢量处于同一时刻。由此，能够保证磁链观
测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0463] 对应上述实施例，本发明还提出一种电机驱动系统。

[0464] 本发明实施例的电机驱动系统，包括本发明上述实施例提出的电机驱动器重构相电流与相电压的同步计算装置，其具体的实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不
再赘述。

[0465] 根据本发明实施例的电机驱动系统，能够保证磁链观测器输出角度的准确性，保障电机正常运行。

[0466] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0467] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0468] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0469] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0470] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0471] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。