一种电机控制器逆变频率的自动调节方法及相关设备与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制器逆变频率的自动调节方法及相关设备。


背景技术：

2.永磁同步电机电驱动系统作为新能源的主流方案，被广泛应用于纯电动或混动等车型。现有的电机控制器，通常通过电机转速对逆变频率(pwm频率)进行线性查表插值形成电机转速和逆变频率的固定对应关系。
3.然而，电机转速与逆变频率的固定对应关系未考虑到电压、扭矩和温度等变量的因素，当逆变频率越高时，虽然可以降低电机控制器输出电流谐波以及降低转矩脉动，但是同时也会增加电机控制器的损耗，降低电机控制器的效率。例如，对于高电压平台，电机电驱动系统具有较宽的电压工作范围，如果逆变频率未结合电压因素进行灵活调整，当依据电机转速和逆变频率的固定对应关系确定逆变频率时，高电压区对应高电机转速，高电机转速对应高逆变频率，高逆变频率对应高效率，但会增加电机控制器的损耗；低压区对应低电机转速，低电机转速对应低逆变频率，低逆变频率对应低效率。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种电机控制器逆变频率的自动调节方法及相关设备，能够实现逆变频率与电机转速的自适应动态调节。
5.第一方面，一种电机控制器逆变频率的自动调节方法，包括：
6.测量电机运行时的三相电流；
7.根据所述三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值；
8.根据预设电流谐波目标值与所述电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的所述逆变频率。
9.可选的，所述测量电机运行时的三相电流的步骤，包括：
10.按照测量周期测量电机运行时的三相电流；
11.所述根据所述三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值的步骤，包括：
12.对所述三相电流进行clark变换，得到d轴电流和q轴电流；
13.根据所述d轴电流、所述q轴电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值。
14.可选的，所述根据所述d轴电流、所述q轴电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值的步骤，包括：
15.按照下式计算电流谐波有效值i
hrms
：
16.17.其中，i
dref
为当前电角度下的d轴目标电流，i
qref
为当前电角度下的q轴目标电流，i
dfd
为所述d轴电流，i
qfd
为所述q轴电流，t0为所述三相电流的测量起始时间，δt为所述三相电流的所述测量周期。
18.可选的，所述根据预设电流谐波目标值与所述电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的所述逆变频率的步骤，包括：
19.将预设电流谐波目标值减去所述电流谐波有效值，得到有效差值；
20.当所述有效差值大于0时，下调电机控制器的逆变频率，且根据电机转速与逆变频率的预设下限曲线，下调后的所述逆变频率大于或等于当前所述电机转速对应的逆变频率下限值；
21.当所述有效差值小于0时，上调电机控制器的所述逆变频率，且根据所述电机转速与所述逆变频率的预设上限曲线，上调后的所述逆变频率小于或等于当前所述电机转速对应的逆变频率上限值；
22.当所述有效差值等于0时，不对所述逆变频率进行调整。
23.可选的，方法还包括：
24.对调节后的所述逆变频率进行低通滤波处理。
25.可选的，所述电机转速与所述逆变频率的预设上限曲线的最大值为所述电机控制器的最大安全逆变频率；
26.所述电机转速与所述逆变频率的预设下限曲线最小值为所述电机控制器的最低稳定运行逆变频率。
27.可选的，所述三相电流的测量周期大于10倍的脉冲周期。
28.第二方面，一种电机控制器逆变频率的自动调节装置，包括：
29.三相电流测量模块，用于测量电机运行时的三相电流；
30.电流谐波有效值计算模块，用于根据所述三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值；
31.逆变频率调节模块，用于根据预设电流谐波目标值与所述电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的所述逆变频率。
32.第三方面，一种电子设备，包括：储存器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述任一种电机控制器逆变频率的自动调节方法的步骤。
33.第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种电机控制器逆变频率的自动调节方法的步骤。
34.本申请提供的电机控制器逆变频率的自动调节方法及相关设备，采用循环式的自动调节方式，根据预设的测量周期测量电机的三相电流，对测得的三相电流进行电流谐波分析计算，得到电流谐波有效值，比较预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的大小，判断当前电机控制器的逆变频率是否适当，如果不适当，需要对当前电机控制器的逆变频率进行调节，调节范围不能超出电机转速与逆变频率的预设下限曲线和预设上线曲线。使得逆变频率的调节能够自适应电机转速、电机转动扭矩、电机运行电压和电机运行温度等因素，
改进了现有根据电机转速与电机控制器逆变频率的固定对应关系进行逆变频率调整的方式，能够实现在电机控制器处于安全稳定运行的前提下电机能够保持较高的运行效率。
附图说明
35.图1为本申请实施例提供的一种电机控制器逆变频率的自动调节方法的示意性流程图；
36.图2为本申请实施例提供的一种根据三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值方法的示意性流程图；
37.图3为本申请实施例提供的一种根据预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的逆变频率方法的示意性流程图；
38.图4为本申请实施例提供的电机转速与逆变频率的预设下限曲线和预设上线曲线的示意图；
39.图5为本申请实施例提供的一种电机控制器逆变频率的自动调节装置的示意性结构框图；
40.图6为本申请实施例提供的一种电子设备的示意性结构框图；
41.图7为本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的示意性结构框图。
具体实施方式
42.为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
43.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两个的情况。
44.现有的电机控制器，通常通过电机转速对逆变频率进行线性查表插值形成电机转速和逆变频率的固定对应关系。然而，电机转速与逆变频率的固定对应关系未考虑到电压、扭矩和温度等变量的因素，当逆变频率越高时，虽然可以降低电机控制器输出电流谐波以及降低转矩脉动，但是同时也会增加电机控制器的损耗，降低电机控制器的效率。例如，对于高电压平台，电机电驱动系统具有较宽的电压工作范围，如果逆变频率未结合电压因素进行灵活调整，当依据电机转速和逆变频率的固定对应关系确定逆变频率时，高电压区对应高电机转速，高电机转速对应高逆变频率，高逆变频率对应高效率，但会增加电机控制器的损耗；低压区对应低电机转速，低电机转速对应低逆变频率，低逆变频率对应低效率。
45.有鉴于此，本申请提供一种电机控制器逆变频率的自动调节方法及相关设备，通过电机驱动系统的谐波在线分析，进行逆变频率的动态调节。本申请提供的电机控制器逆变频率的自动调节方法及相关设备通常应用于新能源汽车，可以是纯电动汽车也可以是混动汽车，本申请不作具体限定。
46.在一种可行的实施方式中，图1为本申请实施例提供的一种电机控制器逆变频率的自动调节方法的示意性流程图。如图1所示，本实施例提供的一种电机控制器逆变频率的自动调节方法，包括：
47.s1：测量电机运行时的三相电流。
48.在一种可行的实施方式中，步骤s1可以包括：
49.按照测量周期测量电机运行时的三相电流。电机通常采用三相电供电，测量周期可以根据实际需求进行设定，本申请不作具体限定。
50.s2：根据测量得到的三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值。
51.图2为本申请实施例提供的一种根据三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值方法的示意性流程图。如图2所示，在另一种可行的实施方式中，步骤s2可以包括如下步骤：
52.s21：对三相电流进行clark变换，得到d轴电流和q轴电流。由于异步电动机三相电流具有三个相位的电流值，在对三相电流进行谐波分析的过程中，电流的分析处理较为复杂，因此为降低计算量和数据量，不进行谐波成分的分析，可以直接将复杂的三相电流的三相坐标系转换为两相坐标系。当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动势大小和转速都相等时，可以认为两相绕组与三相绕组等效，两相绕组可以用d轴电流和q轴电流来表示(也可以用α坐标轴和β坐标轴的电流表示)，这就是clark变换的由来。
53.s22：根据d轴电流、q轴电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值。
54.可以按照下式计算电流谐波有效值i
hrms
：
[0055][0056]
其中，i
dref
为当前电角度下的d轴目标电流，i
qref
为当前电角度下的q轴目标电流，i
dfd
为d轴电流，i
qfd
为q轴电流，t0为三相电流的测量起始时间，δt为三相电流的测量周期，δt三相电流的测量周期远大于电机控制器的脉冲周期，δt三相电流的测量周期可以大于10倍的脉冲周期，本申请不作具体限定。当前电角度下的d轴目标电流i
dref
和当前电角度下的q轴目标电流i
qref
均为预设的目标值的二维分量，容易理解的是，当前电角度为正弦角。将电流的目标值与实测值进行差值和积分的相关运算，求得的电流谐波有效值可以作为电机运行中电路反馈的电流值。
[0057]
继续执行步骤s3：根据预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的逆变频率。
[0058]
图3为本申请实施例提供的一种根据预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的逆变频率方法的示意性流程图。如图3所示，在又一种可行的实施方式中，步骤s3可以包括：
[0059]
s31：将预设电流谐波目标值减去电流谐波有效值，得到有效差值。预设电流谐波
目标值是根据长期的电机运行数据的分析，以及结合经验值预先设定的电流谐波目标值；该预设电流谐波目标值可以作为电机运行过程中，电机控制器进行逆变频率动态调节的标准。预设电流谐波目标值减去电流谐波有效值得到的有效差值能够反映出电机运行的当前逆变频率是否是合适的。
[0060]
继续执行步骤s32：当有效差值大于0时，下调电机控制器的逆变频率，且根据电机转速与逆变频率的预设下限曲线，下调后的逆变频率大于或等于当前电机转速对应的逆变频率下限值。当有效差值大于0时，说明代表实际运行电流情况的电流谐波有效值低于预设电流谐波目标值，进一步说明电机控制器的逆变频率是偏高的，偏高的逆变频率会造成电机控制器的损伤，此时需要下调电机控制器的逆变频率以避免电机控制器的损伤，且根据电机转速与逆变频率的预设下限曲线，下调后的逆变频率大于或等于当前电机转速对应的逆变频率下限值以使在电机控制器处于安全稳定运行的前提下电机能够保持较高的运行效率。
[0061]
电机转速与逆变频率的预设下限曲线和预设上线曲线的最大值和最小值需要根据电机控制器的安全稳定运行进行设置，电机转速与逆变频率的预设下限曲线最小值为电机控制器的最低稳定运行逆变频率；电机转速与逆变频率的预设上限曲线的最大值为电机控制器的最大安全逆变频率。图4为本申请实施例提供的电机转速与逆变频率的预设下限曲线和预设上线曲线的示意图。如图4所示，通常电机转速与逆变频率的预设下限曲线l2与预设上线曲线l1的最大值和最小值可以是相同的，举例说明，当v0＝100转时，逆变频率最小值p0＝2.5khz；当v1＝8000
‑
10000转中任意值时，逆变频率最大值p1＝12.5khz，v0、p0、v1和p1的数值只是示意性说明，本申请不作具体限定。
[0062]
继续执行步骤s33：当有效差值小于0时，上调电机控制器的逆变频率，且根据电机转速与逆变频率的预设上限曲线，上调后的逆变频率小于或等于当前电机转速对应的逆变频率上限值。当有效差值小于0时，说明代表实际运行电流情况的电流谐波有效值高于预设电流谐波目标值，进一步说明电机控制器的逆变频率是偏低的，偏低的逆变频率会造成电机处于较低运行效率的状态，此时需要上调电机控制器的逆变频率以使电机保持在较高的运行效率状态，且根据电机转速与逆变频率的预设上限曲线，上调后的逆变频率小于当前电机转速对应的逆变频率下限值以使在电机控制器处于安全稳定运行的前提下电机能够保持较高的运行效率。不论是上调还是下调逆变频率，逆变频率均不能超出图4所示电机转速与逆变频率的预设下限曲线l2和预设上线曲线l1所围成的封闭图形对应的数值范围之外。步骤s32和步骤s33的调节方式，使得电机转速与逆变频率不再是一一对应的固定对应关系，在电机转速与逆变频率的预设下限曲线l2和预设上线曲线l1围成的封闭图形对应的数值范围内，一个电机转速能够对应多个电机控制器的逆变频率，一个电机控制器的逆变频率可以对应多个电机转速；由于代表实际运行电流情况的电流谐波有效值是电流值，电流值能够反映出电机运行中的电压、温度和效率等情况，电机转速能够反映出电机的转动扭矩，因此，通过步骤s32和步骤s33的调节方法，使得逆变频率的调节能够自适应电机转速、电机转动扭矩、电机运行电压和电机运行温度等因素，改进了现有根据电机转速与电机控制器逆变频率的固定对应关系进行逆变频率调整的方式，能够实现在电机控制器处于安全稳定运行的前提下电机能够保持较高的运行效率。
[0063]
s34：当有效差值等于0时，说明代表实际运行电流情况的电流谐波有效值与预设
电流谐波目标值相当，进一步说明电机控制器的逆变频率是适当的，不需要对逆变频率进行调整。
[0064]
s4：对调节后的逆变频率进行低通滤波处理。由于现有计算机的计算能力较强，计算速度较快，通常经过步骤s3调节后的逆变频率是不稳定的波动数值，经过低通滤波处理后，逆变频率的数值会趋于稳定，将低通滤波处理后的逆变频率传输给电机以驱动电机的运行，能够实现在电机控制器处于安全稳定运行的前提下电机能够保持较高的运行效率。
[0065]
本申请实施例提供的电机控制器逆变频率的自动调节方法，采用循环式的自动调节方式，根据预设的测量周期测量电机的三相电流，对测得的三相电流进行电流谐波分析计算，得到电流谐波有效值，比较预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的大小，判断当前电机控制器的逆变频率是否适当，如果不适当，需要对当前电机控制器的逆变频率进行调节，调节范围不能超出电机转速与逆变频率的预设下限曲线和预设上线曲线，将调节后的逆变频率经过低通滤波后传输给电机驱动电机的运行。使得逆变频率的调节能够自适应电机转速、电机转动扭矩、电机运行电压和电机运行温度等因素，改进了现有根据电机转速与电机控制器逆变频率的固定对应关系进行逆变频率调整的方式，能够实现在电机控制器处于安全稳定运行的前提下电机能够保持较高的运行效率。
[0066]
图5为本申请实施例提供的一种电机控制器逆变频率的自动调节装置的示意性结构框图。如图5所示，一种电机控制器逆变频率的自动调节装置，包括：
[0067]
三相电流测量模块1，用于测量电机运行时的三相电流。
[0068]
电流谐波有效值计算模块2，用于根据三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值。
[0069]
电流谐波有效值计算模块2包括：
[0070]
clark变换子模块21，用于对三相电流进行clark变换，得到d轴电流和q轴电流；
[0071]
计算子模块22，用于根据d轴电流、q轴电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值。
[0072]
逆变频率调节模块3包括：
[0073]
逆变频率调节模块3，用于根据预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的逆变频率。
[0074]
逆变频率调节模块3包括：
[0075]
差值计算子模块31，用于将预设电流谐波目标值减去电流谐波有效值，得到有效差值。
[0076]
逆变频率下调子模块32，用于当有效差值大于0时，下调电机控制器的逆变频率，且根据电机转速与逆变频率的预设下限曲线，下调后的逆变频率大于或等于当前电机转速对应的逆变频率下限值。
[0077]
逆变频率上调子模块33，用于当有效差值小于0时，上调电机控制器的逆变频率，且根据电机转速与逆变频率的预设上限曲线，上调后的逆变频率小于或等于当前电机转速对应的逆变频率下限值。
[0078]
逆变频率保持子模块34，用于当有效差值等于0时，不对逆变频率进行调整。
[0079]
还可以包括低通滤波模块4，用于对调节后的逆变频率进行低通滤波处理。
[0080]
可以理解的是，图5所示的结构仅为示意，本说明书实施例提供的装置还可包括比
图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
[0081]
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的示意性结构框图。如图6所示，本申请实施例提供了一种电子设备600，包括存储器610、处理器620及存储在存储器610上并可在处理器620上运行的计算机程序611，处理器620执行计算机程序611时实现以下步骤：
[0082]
测量电机运行时的三相电流；
[0083]
根据三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值；
[0084]
根据预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的逆变频率。
[0085]
在具体实施过程中，处理器620执行计算机程序611时，可以实现上述实施例中任一实施方式。
[0086]
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中一种电机控制器逆变频率的自动调节装置，故而基于本申请实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。
[0087]
图7为本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的示意性结构框图。如图7所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质700，其上存储有计算机程序711，该计算机程序711被处理器执行时实现如下步骤：
[0088]
测量电机运行时的三相电流；
[0089]
根据三相电流和当前电角度下的目标电流计算电流谐波有效值；
[0090]
根据预设电流谐波目标值与电流谐波有效值的差值以及电机转速与逆变频率的预设上限曲线和预设下限曲线，调节电机控制器的逆变频率。
[0091]
在具体实施过程中，该计算机程序711被处理器执行时可以实现上述实施例中任一实施方式。
[0092]
本说明书是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的设备。
[0093]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令设备的制造品，该指令设备实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0094]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一
个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0095]
尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。
[0096]
显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。