一种快速放电的方法及装置与流程

1.本技术涉及永磁同步电机领域，特别是涉及一种快速放电的方法及装置。


背景技术：

2.永磁同步电机由于具有高效率、高功率密度等优点而被广泛应用于各种场合。在高性能应用场合一般会要求永磁同步电机具有快速放电能力。快速放电是指断开动力高压连接后，在规定时间内快速放掉永磁同步电机控制器电容中的电量，使控制器母线端电压快速下降到安全值以下。比如，在gb/t18488中，规定在三秒内下降到60v以下。
3.现有技术采用pi调节与电流闭环控制相结合的方式进行快速放电。具体来讲，首先永磁同步电机产生三相电流，然后对三相电流进行坐标变换获得直轴d轴和交轴q轴方向的电流。对d轴和q轴方向的电流进行pi调节获得d轴和q轴方向的电压，进行快速放电。然而pi调节需要预设pi调节参数，且pi调节参数需要在一定的电压下才能正常工作。如此，在快速放掉永磁同步电机控制器电容中的电量时，pi调节无法正常工作。这使得电流环处于失控状态。电流环的失控状态会导致电机输出扭矩波动和电机产生三相电流出现较大波动。
4.因此，如何保证快速放电过程电机输出扭矩波动和三相电流波动小是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供了一种快速放电的方法及装置，旨在保证快速放电的过程中，减少电机输出扭矩波动和三相电流的波动。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种快速放电的方法，所述方法包括：
7.获取第一电流和第二电流；所述第一电流与所述第二电流根据电机产生的三相电流通过坐标变换确定的；所述第一电流为所述电机中直轴方向的电流；所述第二电流为所述电机中交轴方向的电流；
8.获取预设模型；所述预设模型用于处理所述第一电流和所述第二电流；所述预设模型与第一电压对应；所述第一电压为所述电机中直轴方向的电压；
9.根据所述第一电流、所述第二电流和所述预设模型，确定第二电压；所述第二电压为所述电机中交轴方向的电压；
10.根据所述第二电压进行快速放电。
11.可选的，所述第一电压通过以下方式获取：
12.获取预设电容电压-直轴电压曲线；所述预设电容电压-直轴电压曲线为光滑曲线；所述预设电容电压-直轴电压曲线的横坐标轴用于表述所述电机中直轴方向的电压，纵坐标轴用于表示电容电压；
13.获取预设电压；所述预设电压为所述电机控制器中的电容电压；
14.根据所述预设电压和所述预设电容电压-直轴电压曲线，确定第一电压。
15.可选的，所述预设模型是通过以下方式获取的：
16.响应于所述电机的输出扭矩为0，获取所述第二电压与所述第一电压、所述第一电流和所述第二电流的映射关系；
17.根据所述第二电压与所述第一电压、所述第一电流和所述第二电流的映射关系，获取预设模型。
18.可选的，获取第二电压之后，所述方法还包括：
19.将所述第一电压和所述第二电压进行逆帕克park变换处理；
20.将处理后的所述第一电压和所述第二电压输入至空间矢量脉宽调制单元，并生成脉宽调制信号；
21.根据所述脉宽调制信号控制三相逆变器驱动电机，进行电机快速放电。
22.可选的，所述坐标变换包括：帕克park变换，和/或克拉克clarke变换。
23.第二方面，本技术实施例提供了一种快速放电的装置，所述装置包括：
24.第一获取单元，用于获取第一电流和第二电流；所述第一电流与所述第二电流根据电机产生的三相电流通过坐标变换确定的；所述第一电流为所述电机中直轴方向的电流；所述第二电流为所述电机中交轴方向的电流；
25.第二获取单元，用于获取预设模型；所述预设模型用于处理所述第一电流和所述第二电流；所述预设模型与第一电压对应；所述第一电压为所述电机中直轴方向的电压；
26.确定单元，用于根据所述第一电流、所述第二电流和所述预设模型，确定第二电压；所述第二电压为所述电机中交轴方向的电压；
27.放电单元，用于根据所述第二电压进行快速放电。
28.可选的，所述第二获取单元还用于获取预设电容电压-直轴电压曲线；所述预设电容电压-直轴电压曲线为光滑曲线；所述预设电容电压-直轴电压曲线的横坐标轴用于表述所述电机中直轴方向的电压，纵坐标轴用于表示电容电压；还用于获取预设电压；所述预设电压为所述电机控制器中的电容电压。
29.可选的，所述装置还包括：
30.逆帕克变换模块，用于将所述第一电压和所述第二电压进行逆帕克park变换处理；
31.生成模块，用于将处理后的所述第一电压和所述第二电压输入至空间矢量脉宽调制单元，并生成脉宽调制信号；
32.放电模块，用于根据所述脉宽调制信号控制三相逆变器驱动电机，进行电机快速放电。
33.第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器；所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行前述第一方面中所述的快速放电的方法步骤。
34.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有程序或代码，所述程序或代码被处理器执行时实现如前述第一方面中所述的快速放电的方法的步骤。
35.本技术提供了一种快速放电的方法及装置。在执行所述方法时，首先需通过坐标变换，将电机产生的三相电流转换为电机直轴方向的第一电流和电机交轴方向的第二电流。并获取与电机中直轴方向的第一电压相对应的预设模型。根据第一电流、第二电流和预
设模型，可以得到电机中交轴方向的第二电压。利用第二电压进行快速放电。如此，通过与直轴方向的电压相关的预设模型获取交轴方向的电压，进行开环处理，避免了预先设置的pi调节在母线端电压快速下降而导致电流环处于失控状态的问题。实现了保证快速放电的过程中，减少了电机输出扭矩波动和三相电流的波动。
附图说明
36.为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
37.图1为pi调节与电流闭环控制相结合的技术方案示意图；
38.图2为本技术实施例提供的一种快速放电的方法流程图；
39.图3为本技术实施例提供的一种获取电机中d轴方向的电压的方法流程图；
40.图4为电容电压-d轴电压曲线的示意图；
41.图5为本技术实施例提供的另一种快速放电的方法流程图；
42.图6为本技术实施例提供的一种快速放电的装置结构示意图。
具体实施方式
43.本技术说明书和权利要求书及附图说明中的术语“第一”、“第二”“第三”、和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
44.在本技术实施例中，“作为示例”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“作为示例”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“作为示例”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
45.本技术的实施方式部分使用的术语仅用于对本技术的具体实施例进行解释，而非旨在限定本技术。
46.正如前文所述，现有技术往往采用pi调节与电流闭环控制相结合的方式进行快速放电。参见图1，为pi调节与电流闭环控制相结合的技术方案示意图。具体的电机产生的uvw三相电流通过坐标变换产生电机q轴方向的电流和d轴方向的电流。q轴方向的电流和d轴方向的电流分别经过不同的比较器处理。对于处理后的q轴方向的电流和d轴方向的电流分两路通过不同pi调节，分别获得q轴方向的电压和d轴方向的电压。两方向的电压通过逆帕克(park)变换获取α轴和β轴方向的电压，进行电流闭环快速放电处理。然而pi调节需要预设pi调节参数，且pi调节参数只适用一定的电压下。如此，在快速放掉永磁同步电机控制器电容中的电量时，pi调节无法正常工作。这使得电流环处于失控状态。电流环的失控状态会导致电机输出扭矩波动和三相电流出现较大波动。
47.本技术提供了一种快速放电的方法。首先需要电机产生的三相电流通过坐标变换确定电机直轴方向的第一电流和电机交轴方向的第二电流。并获取与电机中直轴方向的第一电压相对应的预设模型。根据第一电流、第二电流和预设模型，可以得到电机中交轴方向的第二电压。利用第二电压进行快速放电。如此，通过与直轴方向的电压相关的预设模型获
取交轴方向的电压，进行开环处理，避免了预先设置的pi调节参数在母线端电压快速下降而导致电流环处于失控状态的问题。实现了保证快速放电的过程中，减少了电机输出扭矩波动和三相电流的波动。
48.本技术提供的快速放电的方法主要应用在永磁同步电机控制。即断开动力高压连接后，在规定时间内快速放掉永磁同步电机控制器电容中的电量，使控制器母线端电压快速下降到安全值以下。
49.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
50.图2为本技术实施例提供的一种快速放电的方法流程图。该方法至少包括以下步骤：
51.s201：获取第一电流和第二电流。
52.本技术实施例提供的技术方案可以由电机控制系统执行。电机控制系统可以通过多种方式获取第一电流和第二电流。第一电流是电机中d轴方向的电流，第二电流是电机中q轴方向的电流。d轴和q轴是坐标轴，是永磁同步电机为了获得类似于直流电机的控制特性，在永磁同步电机转子上建立的一个坐标系。其中转子磁场方向为d轴，垂直于磁场方向为q轴。
53.在本技术实施例中，第一电流和第二电流均是根据电机产生的三相电流通过坐标变换确定的。在本技术实施例中坐标变换可以为帕克park变换，也可以是克拉克clark变换，也可以是两者结合。
54.s202：获取预设模型。
55.在本技术实施例中，电机控制系统需要获取预设模型。预设模型用于处理上述步骤s201获得第一电流和第二电流，以获取q轴方向的电压。在本技术实施例中，预设模型与第一电压对应。其中第一电压为电机中d轴方向的电压。
56.在本技术实施例中，预设模型可以为q轴方向的电压与第一电流、第二电流和第一电压、电机的相电阻具有映射关系。
57.作为示例性说明：假设q轴方向的电压为uq，第一电流为id，第二电流为iq，第一电压为ud，电机的相电阻为r。则预设模型可以为：
58.uq＝k1ud+k2rid+k3riq59.其中，k1、k2、k3是任意随机数，本领域技术人员可以根据需要自行设定。
60.在本技术实施例中，为了更好的实现快速放电过程中产生较小的扭矩，可以通过在输出扭矩为0的前提下，构造q轴方向的电压与第一电流、第二电流和第一电压、电机的相电阻具有映射关系。
61.在本技术实施例中，q轴方向的电压为uq，第一电流为id，第二电流为iq，第一电压为ud，电机的相电阻为r，则在输出扭矩为0的前提下，获得预设模型为：
[0062][0063]
在本技术实施例中，可以通过查电容电压-d轴电压曲线的方式获得第一电压。具
体的，电压电压-d轴电压曲线横坐标为d轴电压的指令值，纵坐标为电容电压值。对于电机来讲，获取电容电压，根据获得电压电压就可以获得在d轴方向的电压值。在本技术实施例中，电压值为负数，以使后续控制svpwm产生pwm信号。
[0064]
在本技术实施例中，电容电压-d轴电压曲线可以为光滑曲线。如此可以进一步实现减少电机输出三相电流波动和输出扭矩的波动。在本技术实施例中，可以通过绘制直线或抛物线等方式获取电容电压-d轴电压曲线。
[0065]
作为示例性说明：取d轴电压的指令值为(-10，-20，-30)，对应的电容电压分别为(60,120,180)。即-10与60对应，-20与120对应，-30与180对应。在平面直角坐标系中，可以构造直线，也可以构造曲线，来表示电容电压-d轴电压曲线。比如，x轴方向为d轴电压指令值，y轴方向为电容电压。则根据上述对应关系，可以在平面直角坐标系中绘制一条电容电压-d轴电压直线。这一直线就是满足要求的电容电压-d轴电压曲线。
[0066]
s203：根据述第一电流、第二电流和预设模型，确定第二电压。
[0067]
在获得第一电流、第二电流和预设模型之后，将第一电流、第二电流输入预设模型，获得第二电压。第二电压为电机中交轴方向的电压。通过与直轴方向的电压相关的预设模型获取交轴方向的电压，避免q轴方向的电压获取依赖于pi参数。由此可以避免了预先设置的pi调节参数在母线端电压快速下降而导致电流环处于失控状态的问题。
[0068]
s204：根据第二电压进行快速放电。
[0069]
在本技术实施例中，执行主体可以将获取的第二电压与第一电压做比较后，调整第二电压。接着在调整后的第二电压和第一电压进行逆park变换，将变换后的第二电压和第一电压进行快速放电处理。在本技术实施例中，通过给定的d轴方向的电压和q轴方向的电压指令进行开环控制，摆脱了对电流环pi参数的依赖。由此避免了预先设置的pi调节参数在母线端电压快速下降而导致电流环处于失控状态的问题。使得后续快速放电过程中，电机输出扭矩波动减少，三相电流产生的波动降低。
[0070]
在本技术实施例中，还可以通过将处理后的第一电压和第二电压输入至空间矢量脉宽调制单元，并生成脉宽调制信号；根据脉宽调制信号控制三相逆变器驱动电机，进行电机快速放电。
[0071]
本技术实施例提供的一种快速放电的方法。通过坐标变换，将电机产生的三相电流转换为电机直轴方向的第一电流和电机交轴方向的第二电流。并获取与电机中直轴方向的第一电压相对应的预设模型。根据第一电流、第二电流和预设模型，可以得到电机中交轴方向的第二电压。利用第二电压进行快速放电。如此，通过与直轴方向的电压相关的预设模型获取交轴方向的电压，进行开环处理，避免了预先设置的pi调节参数在母线端电压快速下降而导致电流环处于失控状态的问题。实现了保证快速放电的过程中，减少了电机输出扭矩波动和三相电流的波动。
[0072]
关于图2中第一电压的获取方式存在多种实现。图3为本技术实施例提供的一种获取电机中d轴方向的电压的方法流程图。该方法至少包括以下步骤：
[0073]
s301：构建电容电压-d轴电压曲线。
[0074]
上述曲线电容电压在坐标轴x轴方向。d轴电压在坐标轴y轴方向。其中x轴和y轴是属于平面直角坐标系中的横坐标和纵坐标。在本技术实施例中，绘制电容电压-d轴电压曲线，可以选择直线方式，也可以选择曲线方式。在本技术实施例中，以直线为例，假设所述的
电容电压值可选选取最大值540v，最小值为60v和中间值270v三个值。确定电容电压的最大值540v所对应的d轴电压指令值为-200v，电容电压最小值60v对应的d轴电压指令值-50v，确定电容电压中间值270v所对应的d轴电压指令值为-100v。如此可以构建一条电容电压-d轴电压曲线的直线。具体如图4所述为电容电压-d轴电压曲线的示意图。
[0075]
需要说明的是，在本技术实施例中，d轴电压指令值是根据放电需求进行设定的。其中，放电需求包括放电时间和放电后的母线电压值决定。电容电压最大值对应的d轴电压指令值一般为母线电压最大值的一半。此时，放电效果最好。
[0076]
s302：获取电机的电容电压值。
[0077]
在本技术实施例中，可以利用传感器实时采集电机的电容电压值。比如每个1ms，传感器采集一次电机的电容电压值。
[0078]
s303：根据电容电压值和电容电压-d轴电压曲线，通过查询方式获得d轴方向的电压。
[0079]
上述方式绘制的x-y曲线光滑，没有明显的凸起，y随着x的增大负向增大。充分考虑电机的快速放电需求。将该方式应用图2所述的快速放电方式，能够进一步减小电机输出三相电流波动，进而减小输出扭矩的波动。
[0080]
图5为本技术实施例提供的另一种快速放电的方法流程图。该方法至少包括以下步骤：
[0081]
s501：获取电机产生的uvw三相电流。
[0082]
s502：对uvw三相电流进行坐标变换获得q轴方向的iq和d轴方向的电流id。
[0083]
s503：获取d轴方向的电压ud。
[0084]
获取方法为图3所述的获取d轴方向的电压的方法，这里不在论述。
[0085]
s504：将iq、id以及ud输入预设公式，获得q轴方向的uq’。
[0086]
s505：判断uq’是否大于ud，若是，执行步骤s406，若否，执行步骤s407。
[0087]
s506：u q’与ud通过逆park变换处理获得uα和u
β
。
[0088]
s507：q轴方向的电压uq用u d替换，将uq与ud通过逆park变换处理获得uα和u
β
[0089]
s508：将uα和u
β
输入svpwm产生pwm信号，作用于电机控制器，使电机控制器中的电容电流快速放掉。
[0090]
本技术提供的快速放电的方法，通过给定的d轴方向的电压和q轴方向的电压开环控制，摆脱了对电流环pi参数的依赖，在实现快速放电的基础上减少了标定工作量。此外根据光滑的电容电压-d轴电压曲线查询d轴电压，能够进一步减少三相电流的波动。
[0091]
进一步的，本技术实施例还提供了一种快速放电的装置。图6为本技术实施例提供的一种快速放电的装置结构示意图600。装置600至少包括以下部分：
[0092]
第一获取单元601，用于获取第一电流和第二电流；所述第一电流与所述第二电流根据电机产生的三相电流通过坐标变换确定的；所述第一电流为所述电机中直轴方向的电流；所述第二电流为所述电机中交轴方向的电流；
[0093]
第二获取单元602，用于获取预设模型；所述预设模型用于处理所述第一电流和所述第二电流；所述预设模型与第一电压对应；所述第一电压为所述电机中直轴方向的电压；
[0094]
确定单元603，用于根据所述第一电流、所述第二电流和所述预设模型，确定第二电压；所述第二电压为所述电机中交轴方向的电压；
[0095]
放电单元604，用于根据所述第二电压进行快速放电。
[0096]
可选的，所述第二获取单元602还用于获取预设电容电压-直轴电压曲线；所述预设电容电压-直轴电压曲线为光滑曲线；所述预设电容电压-直轴电压曲线的横坐标轴用于表述所述电机中直轴方向的电压，纵坐标轴用于表示电容电压；还用于获取预设电压；所述预设电压为所述电机控制器中的电容电压。
[0097]
可选的，所述装置600还包括：
[0098]
逆帕克变换模块，用于将所述第一电压和所述第二电压进行逆帕克逆park变换处理；
[0099]
生成模块，用于将处理后的所述第一电压和所述第二电压输入至空间矢量脉宽调制单元，并生成脉宽调制信号；
[0100]
放电模块，用于根据所述脉宽调制信号控制三相逆变器驱动电机，进行电机快速放电。
[0101]
在一个实施例中，提出了一种计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行计算机程序时，实现上述快速放电的方法的步骤。
[0102]
本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本技术实施例的快速放电的方法。
[0103]
在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0104]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0105]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0106]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或
广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0107]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0108]
以上所述仅是本技术示例性的实施方式，并非用于限定本技术的保护范围。