基于电机控制器母线电流估算优化方法、系统、存储介质以及计算机与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种基于电机控制器母线电流估算优化方法、系统、存储介质以及计算机。


背景技术：

2.前电动汽车整车厂为了降低系统成本，通常电机控制器都不采用母线电流传感器，但是考虑电机控制系统安全保护需求，以及整车厂后台空间数据监控需求，都是需要采集母线电流信号，为了解决整车厂以上问题，电机控制器零部件供应商采用软件估算母线电流的方法，本发明采用一种优化电流估算方法，可以提高电流估算精度，同时便于系统进行母线过流保护，尤其对于整车馈电工况，便于电池系统进行充电保护，及时切到电池系统，对电池系统起到保护作用，相对比较之下，电池在整车所占成本较高。
3.永磁同步电机以其高功率密度获得了更多的应用场合，在电动汽车中，采用软件算法估算控制器母线电流，根据当前时刻三相电流park变换的d、q轴电流和ud和uq电压，计算出电机控制器输出电磁功率，再根据输出功率、母线电压，反算出母线电流。计算公式如下：
4.i
dc
＝1.5(udid+u
qiq
)/u
dc
5.当前技术方案采用采用当前时刻三相电流和当前时刻发波电压ud和uq，进行计算控制器输出电磁功率，由于本身三相电流在硬件有滤波，导致三相电流相位有延迟，以及由于采用数字控制延时，控制器中当前的ud、uq与采样得到的id、iq存在不同步的现象，一般为1.5ts，其中ts为控制周期。综上两点，参与计算ud、uq、id、iq存在不同步现象，导致估算母线电流不准确。
6.除此之外，考虑电机控制器功率模块有一定功率损耗，若不补偿控制器损耗功率，进一步降低母线电流估算精度。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是：提供一种在现有方案基础上，增加电流相位延迟补偿、发波相位补偿、功率损耗补偿、以及母线电压校准，从而有效提高母线电流估算的精度的基于电机控制器母线电流估算优化方法、系统、存储介质以及计算机。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：
9.一种基于电机控制器母线电流估算优化方法，包括
10.计算增加相位延迟补偿后id和iq；
11.计算补偿后发波电压ud、uq；
12.计算电机控制输出电磁功率p；
13.校准母线电压u
dc
和计算出母线电流i
dc
。
14.优选地，所述计算增加相位延迟补偿后id和iq包括
15.输入转速、旋变采集位置角度；
16.获取硬件电流滤波延迟时间；
17.根据转速、时间计算电流补偿角度
△
θ；
18.计算补偿后三相电流相位角；
19.三相电流进行clarke和park变换；
20.输出id和iq。
21.优选地，所述计算补偿后发波电压ud、uq包括
22.根据foc电流环控制获取当前时刻ud、uq；
23.设置电压电流相位补偿时间系数；
24.根据转速、时间、补偿系数计算相位补偿角度δ；
25.计算实际u
′d和u
′q；
26.输出实际ud和uq。
27.优选地，其中计算u
′d和u
′q的公式为：
[0028][0029]
优选地，计算补偿电压量占比
△
ud％、
△
uq％的公式为：
[0030][0031][0032]
其中uq》0和ud《0，|ud|》|uq|，且在最高转速一个pwm周期内转过角度范围最大不超过45
°
。
[0033]
优选地，在同一组电压，比较补偿前和补偿后的ud和uq，若补偿后u
′d小于未补偿ud，补偿后的u
′q大于未补偿uq，则满足要求。
[0034]
优选地，计算实时输出电磁功率p的公式为：
[0035]
p＝1.5(udid+u
qiq
)
[0036]
根据map标定不同工况下效率值η以及输出电磁功率p，反算出输入功率p
int
，计算公式为：
[0037][0038]
根据输入功率估算母线电流i
dc
，计算公式为：
[0039][0040]
对估算母线电流进行低通滤波处理。
[0041]
为了解决上述技术问题，本发明采用的第二种技术方案为：
[0042]
一种基于电机控制器母线电流估算优化系统，包括处理单元，所述处理单元执行上述的基于电机控制器母线电流估算优化方法。
[0043]
为了解决上述技术问题，本发明采用的第三种技术方案为：
[0044]
一种存储介质，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的基于电机控制器母线电流估算优化方法。
[0045]
为了解决上述技术问题，本发明采用的第四种技术方案为：
[0046]
一种计算机，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述的基于电机控制器母线电流估算优化方法。
[0047]
本发明的有益效果在于：通过采用软件补偿方法，对计算母线电流所需关键信号进行补偿和校准，从而获取准确的母线电流信号，便于系统进行母线过流保护和功率监控，尤其对于整车馈电工况，对电池系统有一定保护作用。在不需要增加任何硬件成本，算法简单而实用，同时提高母线电流精度，以便于满足电机控制过流保护、系统后台功率监控需求和电池系统对电流采样需求。
附图说明
[0048]
图1为本发明具体实施方式的一种基于电机控制器母线电流估算优化方法的步骤框图；
[0049]
图2为本发明具体实施方式的一种基于电机控制器母线电流估算优化方法的计算id和iq流程图；
[0050]
图3为本发明具体实施方式的一种基于电机控制器母线电流估算优化方法的计算ud和uq流程图。
具体实施方式
[0051]
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0052]
实施例一
[0053]
参照图1至图3，一种基于电机控制器母线电流估算优化方法，包括
[0054]
根据电流传感器测量三相电流ia、ib、ic，以及旋变读取当前时刻位置信号θ，然后根据硬件电路滤波计算出滤波延时时间参数和当前转速、以及延迟标定系数，计算出实时转速下三相电流延迟相位角度
△
θ，计算出当前时刻三相电流准确相位角度，三相电流经过clarke、park变换，获取准确的交直轴电流id、iq；
[0055]
根据foc电流闭环控制，计算电机控制输出交直轴电流ud、uq，然后根据数字控制器pwm控制，ud、uq要比电流id、iq要延迟1.5ts，考虑综合因素和系统测试结果，延迟时间需要标定确定，其中ts为控制周期；为了保证电压和电流同步，计算出与电流id、iq同步的u
′d和u
′q，由转速信号和数字延迟时间、以及延迟系数计算出电压和电流延迟角度，然后再根据公式(1)进行计算出u
′d和u
′q。
[0056][0057]
根际公式(2)计算补偿电压量占比
△
ud％、
△
uq％的公式为：
[0058][0059]
其中uq》0和ud《0，|ud|》|uq|，且在最高转速一个pwm周期内转过角度范围最大不超过45
°
。
[0060]
在同一组电压，比较补偿前后ud和uq，补偿后u
′d比未补偿ud要小，u
′q比未补偿uq要大。随着转速增加，这个补偿量也相应变大。
[0061]
根据公式(3)计算电机控制器实时输出电磁功率p，然后根据标定效率map表格，根据输入转速、扭矩指令查出当前电机控制器效率η，由效率和输出电磁功率反算出母线输入功率。
[0062][0063]
最后，根据实际台架母线电压，对采集母线电压信号进行校准，根据公式(4)估算出电机控制器的母线电流，然后进行低通滤波处理。
[0064][0065]
其中，
[0066]
本技术foc为fieldoriented control，磁场定向控制
[0067]
clarke、park变换为现有技术。
[0068]
综上，本技术通过准确计算电机d、q轴电流，通过三相电流相位延迟补偿方法，获取准确电流id和iq；保证电流id、iq和ud、uq同步，采用转速、数字延迟时间方法计算同步后电压ud和uq；根据功率补偿准确计算控制器输入功率，以及校准后母线电压。
[0069]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。