逆变器直流侧的电流估算方法、系统及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种逆变器直流侧的电流估算方法、系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.近年来，新能源汽车大量投入市场应用中，对于传统能源的节省、用户经济成本的降低要求提出了更深层次的期望。
3.电机系统作为新能源汽车尤其是纯电动汽车的核心部件，其性能优劣决定了整车的运行性能。因此，对于电机系统的设计、监测、维护是决定新能源汽车是否可完全代替传统汽车的根本性因素。
4.在对电机系统的监测过程中，对于电机内逆变器直流侧的电流估算是验证电机工作状态的关键性指标。因此，需要对该电流进行简易的、快速的、精准的检测。现有技术中，直流电流的估算方式由于未考虑到直流电流逆变为交流电流时的正弦波形，使得线性计算下的结果不符合实际结果，导致检测结果具有较大的误差。
5.因此，需要一种新型的逆变器直流侧的电流估算方法，可消除电流估算时因正弦波形的影响，提高逆变器直流侧的电流估算精准度。


技术实现要素：

6.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种逆变器直流侧的电流估算方法、系统及计算机可读存储介质，可补偿正弦波形的交流电流因波形本身等造成的估算误差。
7.本发明公开了一种逆变器直流侧的电流估算方法，包括以下步骤：
8.基于一检测周期对逆变电路的输出电流进行检测，以分别形成第k
‑
1和k个检测周期下的输出电流i
k
‑1、i
k
；
9.基于检测周期对逆变电路的占空比进行检测，以形成第k
‑
2个检测周期下的占空比d
k
‑2；
10.基于输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2计算高电平下的第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1；
11.计算高电平下的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1，并根据电流相位角θ0和θ1计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1；
12.基于输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，对逆变器直流侧的电流进行补偿。
13.优选地，基于输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2计算高电平下的第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的步骤包括：
14.计算输出电流i
k
‑1、i
k
的均值
15.以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的输出电流i0和输出电流i1。
16.优选地，计算高电平下的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1，并根据电流相位角θ0和θ1计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1的步骤包括：
17.基于角度传感器测量的电流相位角θ0和θ1，根据第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，基于计算正弦型输出电流的幅值a；
18.计算电流相位角θ
k
‑1和θ
k
的均值
19.以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的电流相位角θ0和θ1；
20.基于i＝a
·
sin(θ)计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1。
21.优选地，基于输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，对逆变器直流侧的电流进行补偿的步骤包括：
22.分别计算输出电流幅值i
’0与第一时刻输出电流i0的差值δi1，和电流幅值i
’1与第二时刻输出电流i1的差值δi2；
23.基于：δi＝d
k
‑2·
[(i
’0‑
i0)+(i
’1‑
i1)]
[0024]
计算补偿值，并对逆变器直流侧的电流进行补偿，或
[0025]
基于计算逆变器直流侧的电流。
[0026]
本发明还公开了一种逆变器直流侧的电流估算系统，包括计算模块，计算模块包括：
[0027]
采样单元，基于一检测周期对逆变电路的输出电流进行检测，以分别形成第k
‑
1和k个检测周期下的输出电流i
k
‑1、i
k
，及基于检测周期对逆变电路的占空比进行检测，以形成第k
‑
2个检测周期下的占空比d
k
‑2；
[0028]
计算单元，基于输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2计算高电平下的第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，并计算高电平下的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1，并根据电流相位角θ0和θ1计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1；
[0029]
补偿单元，基于输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，对逆变器直流侧的电流进行补偿。
[0030]
优选地，计算单元计算输出电流i
k
‑1、i
k
的均值并以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的输出电流i0和输出电流i1。
[0031]
优选地，计算单元基于角度传感器测量的电流相位角θ0和θ1，根据第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，基于计算正弦型输出电流的幅值a，计算电流相位角θ
k
‑1和θ
k
的均值以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一
时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的电流相位角θ0和θ1，并基于i＝a
·
sin(θ)计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1。
[0032]
优选地，补偿单元分别计算输出电流幅值i
’0与第一时刻输出电流i0的差值δi1，和电流幅值i
’1与第二时刻输出电流i1的差值δi2，并基于：δi＝d
k
‑2·
[(i
’0‑
i0)+(i
’1‑
i1)]计算补偿值，并对逆变器直流侧的电流进行补偿，或基于计算逆变器直流侧的电流。
[0033]
本发明又公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的步骤。
[0034]
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0035]
1.可消除电流正弦变化率对直流侧输出电流的影响，提高直流侧电流的估算结果准确度；
[0036]
2.估算方式更为稳定和快速，提高估算效率。
附图说明
[0037]
图1为符合本发明一优选实施例中逆变器直流侧的电流估算方法的流程示意图；
[0038]
图2为符合本发明一优选实施例中逆变器直流侧的电流估算方法的原理示意图。
具体实施方式
[0039]
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
[0040]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0041]
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0042]
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
[0043]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
[0044]
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、
“
连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
[0045]
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
[0046]
参阅图1，在一优选实施例中，电流估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0047]
s100：基于一检测周期对逆变电路的输出电流进行检测，以分别形成第k
‑
1和k个检测周期下的输出电流i
k
‑1、i
k
；
[0048]
对逆变电路的输出电流进行检测，且检测时不限于上侧开关器件或下侧开关器件。在电机控制器内可预设一检测周期，检测周期的时长可以是100us等，每间隔该检测周期将对输出电流进行检测，以形成第k
‑
1和k个检测周期下的输出电流i
k
‑1、i
k
，也即可获知在该检测周期下，所落入的正弦型电流的位置。由于检测过程持续进行，因此，k值的具体大小可由实际工况中的用户确定，在确定一检测起始时刻时，不断增多的检测周期即为对k值的不断增加。此外，可以理解的是，k通常为正整数，或代表某一具体的检测周期，但不特指某一检测周期。
[0049]
s200：基于检测周期对逆变电路的占空比进行检测，以形成第k
‑
2个检测周期下的占空比d
k
‑2；
[0050]
在每一检测周期内，也同时将对逆变电路的占空比进行检测，占空比表示开关器件在一个开关周期内的开通时间占比，在每一检测周期内，电机控制器可内部计算得到对于开关器件的控制占空比，从而形成第k
‑
2个检测周期下的占空比d
k
‑2。可以理解的是，由于占空比的高低电平切换将引发下一个周期内的电流变化，因此对应于第k
‑
1和k个检测周期下的输出电流i
k
‑1、i
k
，其变化原因为该所检测的占空比d
k
‑2。
[0051]
s300：基于输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2计算高电平下的第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1；
[0052]
在占空比d
k
‑2下，高低电平切换的瞬时时刻——第一时刻和第二时刻所具有的输出电流i0和输出电流i1将根据输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2的值而变化，但由于正弦型电流的波形、幅值、输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2的确定性，则可基于上述条件，计算该第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1。例如，可通过占空比d
k
‑2的比例及近似将输出电流i0、输出电流i1与输出电流i
k
‑1、i
k
线性化考虑，通过比例关系得到输出电流i0和输出电流i1等。
[0053]
s400：计算高电平下的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1，并根据电流相位角θ0和θ1计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1；
[0054]
接续地，将计算高电平下(或在某些实施例中，也可以是低电平，即高低电平切换时)的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1。电流相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i＝isin2πft。i是交流电流的瞬时值，i是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零。在三角函数中2πft相当于角度，它反映了交流电任何时刻所处的状态，是在增大还是在减小，是正的还是负的等等。因此，在交流电领域中，把2πft叫做电流相位，或者叫
做电流相。在获知第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1下，可根据电流相位角θ0和θ1和交流电流的幅值，计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1。如图2所示，在第一时刻和第二时刻下，由于交流电流的正弦波形，使得上部分的区域内的电流未被估算入直流侧的计算，从而出现误差。因此本发明的实施例中，就是为了弥补该误差。
[0055]
s500：基于输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，对逆变器直流侧的电流进行补偿。
[0056]
为补偿如图2所示的遗漏部分，将计算输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，从而补足上部区域内遗漏计算的部分，从而对逆变器直流侧的电流进行补偿。
[0057]
采用上述技术方案后，可快速地、精准地获取直流电流，且该所得的直流电流去除了如正弦波形对直流电流的影响。
[0058]
一优选实施例中，基于输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2计算高电平下的第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的步骤s300包括：
[0059]
s310：计算输出电流i
k
‑1、i
k
的均值
[0060]
计算方式可以是无加权下的两者均值，或是有加权下的加权均值。
[0061]
s320：以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的输出电流i0和输出电流i1[0062]
后将以均值为中位数，或是以均值为类似于中轴线的作用，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的输出电流i0和输出电流i1。可以理解的是，占空比d
k
‑2的电平切换的中间时刻，也通常为均值应当出现的时刻。因此，该输出电流i0和输出电流i1为未补偿下，视输出电流i
k
‑1、i
k
的变化为线性变化的计算值，也即该步骤s320为对错误计算的标准值进行获取。
[0063]
优选或可选地，计算高电平下的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1，并根据电流相位角θ0和θ1计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1的步骤s400包括：
[0064]
s410：基于角度传感器测量的电流相位角θ0和θ1，根据第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，基于计算正弦型输出电流的幅值a；
[0065]
由于i＝a
·
sin(θ)，因此根据专门的角度传感器可测量得到电流相位角θ0和θ1，并根据第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，基于计算正弦型输出电流的幅值a。
[0066]
s420：计算电流相位角θ
k
‑1和θ
k
的均值
[0067]
后续，将计算电流相位角θ
k
‑1和θ
k
的均值由于电流相位角的变换可视为线性地，或是根据占空比d
k
‑2在检测周期内的百分比，可获得均值
[0068]
s430：以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的电流相位角θ0和θ1；
[0069]
也就是说，步骤s430中，可通过占空比d
k
‑2在检测周期内的百分比，并以均值为中位数，计算对应于高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的电流相位角θ0和θ1。另一可选实施例中，也可不计算电流相位角θ0和θ1，而是计算均值对应的输出电流。
[0070]
s440：基于i＝a
·
sin(θ)计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1。
[0071]
优选或可选地，基于输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，对逆变器直流侧的电流进行补偿的步骤s500包括：
[0072]
s510：分别计算输出电流幅值i
’0与第一时刻输出电流i0的差值δi1，和电流幅值i
’1与第二时刻输出电流i1的差值δi2；
[0073]
s520：基于：δi＝d
k
‑2·
[(i
’0‑
i0)+(i
’1‑
i1)]计算补偿值，并对逆变器直流侧的电流进行补偿。
[0074]
可以理解的是，步骤s510和s520也可替换为，计算第一时刻输出电流i0占输出电流幅值i
’0的百分比，和第二时刻输出电流i1与电流幅值i
’1的百分比，从而计算补偿区域与已计算区域的百分比，得以补偿，或基于计算逆变器直流侧的电流，通过积分或其他任何求取面积的方式补偿计算。
[0075]
本发明还公开了一种逆变器直流侧的电流估算系统，包括计算模块，计算模块包括：采样单元，基于一检测周期对逆变电路的输出电流进行检测，以分别形成第k
‑
1和k个检测周期下的输出电流i
k
‑1、i
k
，及基于检测周期对逆变电路的占空比进行检测，以形成第k
‑
2个检测周期下的占空比d
k
‑2；计算单元，基于输出电流i
k
‑1、i
k
和占空比d
k
‑2计算高电平下的第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，并计算高电平下的第一时刻和第二时刻的电流相位角θ0和θ1，并根据电流相位角θ0和θ1计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1；补偿单元，基于输出电流幅值i
’0和i
’1，与第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1的差值，对逆变器直流侧的电流进行补偿。
[0076]
优选地，计算单元计算输出电流i
k
‑1、i
k
的均值并以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的输出电流i0和输出电流i1。
[0077]
优选地，计算单元基于角度传感器测量的电流相位角θ0和θ1，根据第一时刻输出电流i0和第二时刻输出电流i1，基于计算正弦型输出电流的幅值a，计算电流相位角θ
k
‑1和θ
k
的均值以均值为中位数，计算基于占空比d
k
‑2中作为高电平起始时刻的第一时刻下，和作为高电平结束时刻的第二时刻下的电流相位角θ0和θ1，并基于i＝a
·
sin(θ)计算第一时刻和第二时刻的输出电流幅值i
’0和i
’1。
[0078]
优选地，补偿单元分别计算输出电流幅值i
’0与第一时刻输出电流i0的差值δi1，和电流幅值i
’1与第二时刻输出电流i1的差值δi2，并基于：δi＝d
k
‑2·
[(i
’0‑
i0)+(i
’1‑
i1)]计算补偿值，并对逆变器直流侧的电流进行补偿，或基于计算逆变器直流侧的电流。
[0079]
本发明又公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的步骤。
[0080]
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。